Ngokhong

Ngokhong là Ngokhong này (Bút danh của thành viên Doãn Hiệu).--Ngokhong (thảo luận) 09:21, ngày 27 tháng 10 năm 2009 (UTC)

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THI CÔNG BÊ TÔNG TOÀN KHỐI NHÀ NHIỀU TẦNG

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng

Chương Mở đầu. ĐỀ CƯƠNG HƯỚNG DẪN SINH VIÊN

Thể hiện nhiệm vụ đồ án cá nhân

Cá nhân sinh viên thể hiện lại nhiệm vụ đồ án theo số liệu cụ thể mà giảng viên đã giao cho từng sinh viên, trên các bản vẽ kỹ thuật: Mặt bằng kết cấu của tầng điển hình (có bố trí khe lún nếu nhà dài nhiều đơn nguyên), mặt cắt dọc kết cấu công trình, mặt cắt ngang kết cấu công trình, theo số liệu cụ thể được giao cho cá nhân sinh viên.

Sinh viên cần ước tính sơ bộ (không cần chính xác lắm) khối lượng công tác đổ bê tông cho toàn bộ một tầng nhà (trước khi phân chia đợt thi công và phân đoạn thi công theo từng công nghệ cụ thể) để làm cơ sơ ban đầu lựa chọn giải pháp công nghệ.

Lựa chọn công nghệ thi công nhà nhiều tầng

Sinh viên tiến hành lựa chọn 1 trong 4 công nghệ thi công nhà nhiều tầng sau, theo sự định hướng của giáo viên hướng dẫn: công nghệ thi công 1 đợt/tầng, công nghệ thi công 2 đợt/tầng thông thường, công nghệ thi công 3 đợt/tầng, và công nghệ thi công 2 đợt/tầng đặc biệt (tức là công nghệ cốp pha bay tấm lớn).

Thiết kế khuôn đúc cố định (khuôn đúc chế tạo tại chỗ) bằng gỗ xẻ

Cấu tạo sơ bộ các cấu kiện khuôn đúc bê tông

Dựa vào loại công nghệ thi công đã được định hướng trên, sinh viên tiến hành cấu tạo sơ bộ (chưa tính toán thiết kế) hệ thống các cấu kiện khuôn đúc, theo hướng phù hợp với mạch ngừng thi công đúc bê tông của từng loại công nghệ, biện pháp tháo dỡ hay dịch chuyển cốp pha (tức khuôn đúc) theo từng loại công nghệ thi công, và sơ đồ truyền lực trong hệ thống cốp pha.

Lựa chọn sơ bộ biện pháp thi công cho một tầng và cho từng loại kết cấu bê tông cốt thép

Lựa chọn biện pháp thi công chính cho một tầng theo 1 trong 2 hướng sau: Dùng phương tiện vận chuyển bê tông lên cao chuyên dụng (máy bơm, vận thăng), hoặc dùng phương tiện vận chuyển bê tông lên cao đa dụng (cần trục tháp, cần trục thường, tời), kết hợp với vận chuyển cốp pha và cốt thép. Cơ sở để lựa chọn giữa 2 biện pháp hiện đại (máy bơm hoặc cần trục tháp), là câu hỏi đáp số 235 trang 244, cuốn Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II, của Triệu Tây An.

Lựa chọn biện pháp sơ bộ thi công các kết cấu: thiết bị đổ bê tông (thùng đổ, ống dẫn,..), biện pháp rót vữa gián tiếp (bằng thủ công) hay trực tiếp (qua thiết bị đổ), vị trí cửa đổ bê tông,…vv.

Tính toán và tổ hợp tải trọng cho từng loại kết cấu khuôn đúc

Các kết cấu khuôn đúc đáy nằm (cốp pha sàn và cốp pha đáy dầm), cũng như các kết cấu khuôn thành đứng (cốp pha cột, cốp pha vách), đều bắt đầu tính toán và tổ hợp tải trọng cho kết cấu ván khuôn trước, làm cơ sở để phân tải trọng vào các kết cấu chịu lực (đà và giáo, gông giằng và văng chống) về sau này.

Lập sơ đồ tính toán kết cấu, xác định nội lực và biến dạng nguy hiểm của các bộ phận cốp pha

Lập sơ đồ kết cấu phải sát với cấu tạo sơ bộ của các bộ phận cốp pha nhất. Chất tải theo việc tổ hợp tải trọng trên, xác định các nội lực và biến dạng trong các kết cấu cốp pha bằng các công thức tính sẵn hay chạy các phần mềm tính toán kết cấu.

Thiết kế các bộ phận của các kết cấu cốp pha theo 2 điều kiện cường độ và biến dạng

Đa số các bộ phận cốp pha thường được thiết kế theo hướng chọn sơ bộ tiết diện rồi tính toán thiết kế nhịp gối đỡ (về số lượng và khoảng cách). Tuy nhiên, một số bộ phận (như ván khuôn thành dầm), do yêu cầu về việc chuyền lực, lại được thiết kế ngược lại theo hướng biết trước nhịp gối đỡ (chống đáy dầm) yêu cầu kiểm tra tiết diện bộ phận cốp pha.

Kiểm tra tổng biến dạng (độ lún) tuyệt đối của từng kết cấu cốp pha đáy nằm

Kiểm tra tổng độ lún của toàn bộ khuôn đúc (cốp pha) theo biến dạng tuyệt đối chế tạo của kết cấu bê tong tương ứng.

Thiết kế biện pháp thi công dùng cần trục tháp vận chuyển hỗn hợp: vữa bê tông, cốp pha và cốt thép

Lựa chọn thiết bị đổ bê tông (thùng đổ và ống dẫn bê tông)

Lựa chọn chính thức một loại cỡ thùng đổ của các hãng cung cấp thiết bị trên thị trường, phù hợp với dải cỡ thùng tương ứng với tải trọng đổ thiết kế cho cốp pha sàn. Để tính toán sức nâng yêu cầu đối với cần trục, và tính toán tải trọng mã cẩu trong việc xác định năng suất ca làm việc của cần trục.

Ống dẫn bê tông đổ các kết cấu sâu (cột, vách), chọn lựa theo đường kính cốt liệu và đường kính trong của cốt thép đai của cấu kiện cốt thép tương ứng.

Chọn lựa sơ bộ loại cần trục tháp và họ cần trục tháp

Việc chọn loại cần trục tháp: (outsight-ngoài biên công trình) tháp quay di động trên ray đối trọng thấp, (outsight - ngoài biên công trình) tháp cố định neo vào công trình cần quay đối trọng cao, hay (insight - trong lõi công trình) leo trong lồng thang máy, phụ thuộc vào quy mô và hình dạng mặt bằng công trình và chiều cao công trình (nhà chạy dài (L>3B) nhiều đơn nguyên số tầng vừa phải chọn loại tháp quay di động đối trọng thấp, nhà cao tầng hay siêu cao tầng mặt bằng tập trung (L<3B) chọn hai loại còn lại).

Chọn lựa họ cần trục tháp theo 2 điều kiện đáp ứng yêu cầu về sức nâng (sức nâng yêu cầu là tải trọng làm việc của thùng đổ) và chiều cao nâng (chiều cao nâng yêu cầu là chiều cao công tác tại tầng mái).

Bố trí và chọn chính thức cần trục tháp sử dụng cho công trình

Sau khi đã chọn họ cần trục tháp, phải tiến hành bố trí vị trí cần trục tháp đứng vận hành đảm bảo an toàn thi công, từ đó xác định được tầm với yêu cầu. Chọn chính thức cần trục tháp theo điều kiện tầm với. Rồi tính toán khoảng cách cắt ray và chiều dài tuyến ray đối với cần trục tháp chạy trên ray đối trọng thấp.

Xác định vị trí các công trình phụ trợ (trạm trộn, sàn đón cốp pha) để đảm bảo năng suất của cần trục tháp.

Tính toán năng suất ca làm việc của cần trục theo các thông số di chuyển

Tra các thông số di chuyển (các loại vận tốc di chuyển) của cần trục đã chọn. Xác định tổng thời lượng chu kỳ làm việc của cần trục Tck theo các thông số di chuyển và các quãng đường vận chuyển yêu cầu. Xác định năng suất ca làm việc quy đổi tương đương của cần trục.

Chọn lựa máy trộn

Chọn lựa máy trộn có khối tích hiệu dụng bằng khối tích hiệu dụng của thùng đổ bê tông, và thời lượng chu kỳ làm việc của máy trộn tương hợp với chu kỳ làm việc của cần trục.

Tính toán khối lượng công tác toàn bộ 1 tầng (theo từng đợt) cho cả ba công việc: lắp cốp pha, lắp cốt thép, và đổ bê tông.

Việc xác định khối lượng công tác của toàn bộ một tầng cần phải phù hợp với loại công nghệ thi công nhà, biện pháp thi công và định mức lao động của từng loại công tác, (ví dụ: bê tông cột và vách chỉ được tính khối lượng đến đáy dầm chính, bê tông dầm chỉ tính đến nách sàn, còn bên tông sàn thì tính cả phần giao với dầm liền sàn). Riêng khối lượng công tác cốp pha, ngoài tính khối lượng theo diện tích bề mặt tiếp xúc, còn cần phải tính theo trọng lượng của từng loại kết cấu khuôn đúc, để có thể xác định tổng tải trọng khuôn đúc yêu cầu của 1 tầng mà cần cần trục tháp vận chuyển.

Chia phân khu thi công bê tông sàn sườn

Theo năng suất ca làm việc của cần trục tháp

Chia đều khối lượng công tác (quy đổi tương đương theo tấn) của các công tác cốp pha, cốt thép và bê tông cho năng suất ca cần trục. Nhằm xác định số lượng phân khu cần thiết để đảm bảo năng lực vận chuyển lên cao của cần trục tháp.

Theo điều kiện đổ liên tục

Xác định kích thước phân khu công tác đổ bê tông sàn sườn toàn khối theo điều kiện đổ bê tông liên tục. Bước này để xác định chính xác một cạnh của từng phân khu theo điều kiện đổ liên tục sao cho mọi mẻ đổ bê tông đều được tiến hành đổ xong khi mà tất cả các mẻ tiếp giáp với nó đã được đổ trước nó đều vẫn còn tươi.

Theo điều kiện vị trí mạch ngừng và các điều kiện khác

Xác định vị trí chính xác ranh giới giữa các phân khu theo điều kiện vị trí mạch ngừng thi công. Đồng thời cân đối sự chênh lệch khối lượng công tác trên mỗi phân khu.

Kiểm tra điều kiện ổn định của các phân khu bê tông đầu tiên. Điều kiện độ dài mạch ngừng, và số lượng phân khu theo điều kiện tối thiểu.

Xác định khối lượng công tác, tính khối lượng lao động theo định mức của từng phân khu (cốp pha, cốt thép, bê tông), và thể hiện mặt bằng phân chia phân khu sàn sườn.

Điều kiện tháo dỡ khuôn đúc bê tông

Xác định điều kiện tháo dỡ khuôn đúc bê tông tạo hình (khuôn không chịu lực).

Xác định điều kiện tháo dỡ khuôn đúc bê tông chịu lực (trong trường hợp có chất tải thi công các tầng bên trên).

Lập biện pháp kỹ thuật an toàn khi thi công trên cao

Cấu tạo và bố trí giáo công tác và các thiết bị an toàn làm việc trên cao.

CHƯƠNG I. THIẾT KẾ CỐP PHA

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/CHƯƠNG I. THIẾT KẾ CỐP PHA

Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cốp pha

Cấu tạo cốp pha gỗ dầm liền sàn bê tông cốt thép toàn khối.

Cốp pha (Khuôn đúc bê tông) vừa phải đảm bảo chịu lực tốt thay cho kết cấu bê tông cốt thép trong giai đoạn đúc bê tông, vừa phải đảm bảo cứng để tạo được hình dạng ổn định cho kết cấu bê tông cốt thép. Cho nên khuôn đúc phải được thiết kế đồng thời trong cả hai trạng thái giới hạn về cường độ lẫn về biến dạng.

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn I – về cường độ (độ bền), thì dùng tổ hợp tác dụng của tất cả các tải trọng tính toán thường xuyên và tạm thời nguy hiểm nhất có thể xảy ra. Trong tổ hợp này, tất cả các tải trọng tạm thời đều được nhân với hệ số tổ hợp 0,9. Hoạt tải do đầm và hoạt tải do đổ không bao giờ tác động đồng thời. Khi tính toán theo trạng thái giới hạn II – về độ võng, để không gây ra độ võng chế tạo của kết cấu bê tông cốt thép hình thành trong giai đoạn thi công, thì chỉ dùng tổ hợp tác dụng của các tải trọng tiêu chuẩn thường xuyên trong giai đoạn thi công.

Khuôn đúc bê tông và bê tông cốt thép phải đảm bảo độ biến dạng nhỏ nhằm giảm tối thiểu biến dạng ban đầu do chế tạo của kết cấu bê tông, bê tông cốt thép cho nên khi tính toán khuôn đúc theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II - độ võng) yêu cầu khắt khe hơn so với tính toán cho kết cấu bê tông. Độ võng, dưới tác động của tải trọng, cho phép, đối với khuôn đúc (cốp pha) của bề mặt kết cấu lộ ra ngoài [f]₁ = 1/400 nhịp của bộ phận cốp pha đó (bộ phận cốp pha là: ván khuôn, đà ngang, đà dọc, đà đứng,... chịu uốn), đối với cốp pha của bề mặt kết cấu bị che khuất [f]₁ = 1/250 nhịp của bộ phận cốp pha đó (nhịp của bộ phận cốp pha là l, thì [f]₁ = l/400 hay [f]₁ = l/250). (Ở lý thuyết của Hoa Kỳ, giới hạn độ võng (hay biến dạng) cho phép của các bộ phận cốp pha chịu uốn cũng được lấy theo nhịp của bộ phân cốp pha đó, nhưng với các hệ số khác không phải là 1/400 hay 1/250 như của Việt Nam.) Độ võng đàn hồi hoặc độ lún của gỗ chống cốp pha cho phép [f]₂ = 1/1000 nhịp tự do của các kết cấu bê tông cốt thép tương ứng (nhịp của kết cấu bê tông tương ứng là L, thì [f]₂ = L/1000). (phụ lục A3 - TCVN 4453 : 1995). Dù khác với nhịp của kết cấu bê tông cốt thép, nhịp của bộ phận khuôn đúc thường chưa biết trước mà phải xác định thông qua tính toán thiết kế khuôn, nhưng nhịp của bộ phận khuôn đúc luôn nhỏ hơn (hay cùng lắm là bằng) nhịp của kết cấu bê tông cốt thép mà khuôn đó đúc nên. Do đó, biến dạng cho phép của khuôn đúc là rất nhỏ so với biến dạng cho phép của kết cấu bê tông mà nó đúc nên.

Khi tính toán khuôn đúc theo trạng thái giới hạn II – điều kiện sử dụng bình thường về biến dạng của khuôn đúc, cần xét với các tải trọng tiêu chuẩn và chỉ sử dụng vật liệu làm khuôn với điều kiện làm việc toàn bộ trong giới hạn đàn hồi của nó (nội lực trong kết cấu khuôn đúc trong cả hai trạng thái giới hạn I và II, được xác định qua sơ đồ đàn hồi, không dùng sơ đồ kết cấu khớp dẻo để tính). Vì bản chất của sơ đồ khớp dẻo là quá trình biến hệ kết cấu siêu tĩnh (dầm nhiều nhịp) thành hệ tĩnh định khi hình thành số khớp dẻo tới hạn (nội lực cuối cùng sau khi phân phối lại, thực chất là nội lực của kết cấu tĩnh định), vị trí khớp dẻo làm việc ngoài giới hạn đàn hồi (biến dạng không phục hồi khi thôi tác động của tải trọng), qua đó tận dụng tối đa năng lực của hệ kết cấu.

Kết cấu khuôn đúc thông thường đều làm việc ở 03 giai đoạn thi công lần lượt như sau:

• Giai đoạn từ khi lắp dựng khuôn xong đến khi đổ và đầm xong kết cấu bê tông. Trong giai đoạn này kết cấu khuôn đúc chịu nhiều tác động của các tải trọng nhất (cả dài han và ngắn hạn). Nội lực, chuyển vị và biến dạng trong kết cấu khuôn đúc là lớn nhất. Nhưng kết cấu khuôn đúc được cấu tạo và thiết kế, cả về cường độ lẫn biến dạng, đồng thời theo sơ đồ kết cấu đàn hồi, nên toàn bộ vật liệu làm khuôn làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Do vậy toàn bộ chuyển vị và biến dạng trong kết cấu khuôn đúc là chuyển vị và biến dạng đàn hồi. Các biến dạng này có thể rất lớn, nhưng chúng vẫn là biến dạng đàn hồi. Những phần biến dạng do các tải trọng tạm thời, chỉ tác dụng trong giai đoạn thi công này, gây ra sẽ mất đi ngay khi tải trọng đó thôi tác dụng, trước khi bê tông bắt đầu ninh kết, mà không tác động chút nào đến việc hình thành định dạng kết cấu bê tông cần đúc. Cho nên những biến dạng do các tải trọng tạm thời như: tải trọng do người và phương tiện gây ra, tải trọng đổ bê tông, tải trọng đầm bê tông (thôi tác dụng sau khi đổ, đầm bê tông) không được tính tới khi tính toán theo trạng thái giới hạn II - về biến dạng.
• Giai đoạn đổ và đầm xong, vữa bê tông trong khuôn bắt đầu ninh kết đến khi bê tông đóng rắn. Các biến dạng còn lại, do các tải trọng thường xuyên (như tổng trọng lượng kết cấu bê tông, trọng lượng bản thân hệ khuôn đúc) và tạm thời còn lại (như áp lực vữa bê tông lỏng, trọng lượng lớp phủ bảo dưỡng bê tông …v …v.) trong giai đoạn thi công này ảnh hưởng quyết định đến việc định hình nên hình dạng kết cấu bê tông. Nên cần phải kiểm tra biến dạng tổng do các tải trong tác động trong giai đoạn thi công này gây ra trong khuôn đúc, theo trạng thái giới hạn II - điều kiện làm việc bình thường của khuôn đúc về biến dạng.
• Giai đoạn phát triển thêm cường độ bê tông sau đóng rắn cho đến khi bê tông đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc. Khuôn đúc hết vai trò định dạng kết cấu bê tông, nhưng nó vẫn chịu lực thay cho kết cấu bê tông khi bê tông chưa làm việc được. Trong giai đoạn thi công này các tải trọng tạm thời (áp lực vữa bê tông lỏng…v…v.) tiếp tục hết tác dụng lên khuôn đúc. Nội lực và biến dạng của khuôn đúc giảm, nếu sơ đồ kết cấu không thay đổi, nên điều kiện cường độ và biến dạng đã kiểm tra trong các giai đoạn thi công trước vẫn được đảm bảo. Chỉ khi thay đổi sơ đồ kết cấu của khuôn đúc, do tháo dỡ một phần khuôn không chịu lực trước khuôn đúc chịu lực, thì mới phải kiểm tra phần ván khuôn chịu lực còn lại, với sơ đồ kết cấu mới của khuôn, chủ yếu theo điều kiện cường độ (Trạng thái giới hạn I).

Như vậy: trạng thái giới hạn I - về cường độ, chủ yếu được kiểm tra ở giai đoạn thi công đầu, đổ và đầm bê tông, với tất cả các tải trọng tác dụng lên khuôn đúc. Trạng thái giới hạn II - về biến dạng, được kiểm tra ở giai đoạn thi công thứ hai, ninh kết và đóng rắn, với mọi tải trọng tác dụng lên khuôn trong giai đoạn thi công này. Nếu tháo dỡ cốp pha không chịu lực trước, thì kiểm tra lại điều kiện cường độ đối với cốp pha chịu lực còn lại theo sơ đồ làm việc mới của nó, trong giai đoạn thi công cuối - bê tông phát triển cường độ.

Tiêu chuẩn Việt Nam, quy định trạng thái giới hạn I-về cường độ được tính toàn với tổ hợp tất cả các tải trọng thường xuyên và tạm thời tác dụng trong giai đoạn thi công bê tông (tức là giai đoạn bê tông tươi), còn trạng thái giới hạn II-về biến dạng được tính toán với tổ hợp tất cả các tải trọng tác dụng trong giai đoạn bê tông ninh kết và đóng rắn, là giai đoạn vật liệu bê tông phải được nằm ổn định trong khuôn và phải được khống chế biến dạng tới mức tối đa.

Thứ tự	Các loại kết cấu cốp pha (khuôn đúc)	Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cốp pha
		Tính toán khả năng chịu lực	Tính toán biến dạng
1	Ván khuôn và đà giáo chống đỡ của sàn và mái vòm	Gttbêtông + Gttcốtthép + Gttcốppha + Pttngười,ph.tiện + Pttđầm, đổ + Gttbảodưỡng	Gtcbêtông + Gtccốtthép + Gtccốppha + Gtcbảodưỡng
2	Ván khuôn đáy và đà giáo chống đỡ đáy của dầm và vòm	Gttbêtông + Gttcốtthép + Gttcốppha + Pttđầm, đổ	Gtcbêtông + Gtccốtthép + Gtccốppha
3	Cốp pha thành đứng của dầm và vòm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
4	Cốp pha của cột có cạnh nhỏ của tiết diện <300 mm, và Cốp pha tường dày <100 mm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
5	Cốp pha của cột có cạnh nhỏ của tiết diện >300 mm, và Cốp pha tường dày >100 mm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
6	Cốp pha thành đứng của các khối bê tông lớn	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông

(Theo tiêu chuẩn, đồng hiện hành với TCVN 4453:1995, là tiêu chuẩn QPTL-D6:1978, của ngành công trình thủy)

• G^tc_bêtông, G^tt_bêtông là Tĩnh tải trọng lượng của vữa bê tông khi còn lỏng (tiêu chuẩn, tính toán), (kết cấu bê tông khi đã rắn, thường giảm trọng lượng so với khi lỏng, nên tổng quát lấy trọng lượng khi lỏng để tính). Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông nặng (trộn với sỏi hoặc đá dăm thuộc các loại nham thạch cứng) mới đổ và được đầm chặt, γ_b =2500 kG/m³.
• G^tc_cốtthép, G^tt_cốtthép là Tĩnh tải trọng lượng của cốt thép trong kết cấu bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này được tính dựa vào trọng lượng riêng của cốt thép γ_ct = 7850 kG/m³, vào hàm lượng cốt thép trung bình trong từng kết cấu bê tông cốt thép, hàm lượng này được xác định cụ thể theo bản thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Trường hợp không có khối lượng cụ thể thì có thể lấy giá trị tải trọng này bằng 100 kG/m³ bê tông cốt thép.
• G^tc_cốppha, G^tt_cốppha là Tĩnh tải trọng lượng bản thân khuôn đúc bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này được tính dựa vào trọng lượng thể tích của vật liệu làm cốp pha, vào khối lượng bản thân của từng kết cấu khuôn đúc, được xác định dần dần trong khi cấu tạo và thiết kế khuôn đúc.
• G^tc_{bảodưỡng}, G^tt_{bảodưỡng} là Hoạt tải trọng lượng lớp phủ bề mặt bảo dưỡng kết cấu bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này phụ thuộc vào biện pháp dưỡng hộ bê tông, trọng lượng thực tế quy ra phân bố đều của vật liệu phủ dưỡng hộ. Trong kết cấu nhà nói chung tải trọng này nhỏ, thường được bỏ qua không xét đến.
• P^tt_{áplựcbêtông}, P^tc_{áplựcbêtông} là Hoạt tải áp lực đẩy ngang của vữa bê tông khi hỗn hợp vữa còn lỏng. Tải trọng này chỉ tác dụng lên các kết cấu khuôn đúc dạng thành đứng, theo phương vuông góc với bề mặt ván khuôn, dưới dạng phân bố lăng trụ hình thang hay tam giác (dọc theo chiều ngang bề mặt ván khuôn thành thì đẳng trị, còn dọc chiều đứng ván khuôn thành thì giá trị giảm dần theo độ cao). Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4453:1995, áp lực ngang lớn nhất tiêu chuẩn của vữa bê tông tươi (tiếng Nga là максимальное боковое давление бетона), là một hàm số thực nghiệm được tra theo bảng A.1 sau:

Phương pháp đầm bê tông	Công thức tính toán áp lực ngang tối đa. (kG/m²)	Giới hạn sử dụng công thức
Đầm rùi	Ptcáplựcbêtông = γbH	H ≤ R
Đầm rùi	Ptcáplựcbêtông = γb(0,27V + 0,78)k1k2 ≤ γbH	V ≥ 0,5 (m/giờ) khi H ≥ 4,0 (m)
Đầm ngoài	Ptcáplựcbêtông = γbH	V ≥ 4,5 (m/giờ) khi H ≤ 2R1 (lấy theo TCVN4453:1995, trường hợp 3 này bị trùng với trường hợp 4)
Đầm ngoài	Ptcáplựcbêtông = γb(0,27V + 0,78)k1k2 ≤ γbH	V ≥ 4,5 (m/giờ) khi H ≤ 2,0 (m) (lấy theo TCVN4453:1995, trường hợp 4 này bị trùng với trường hợp 3)

Các ký hiệu trong bảng:

P^tc_{áplựcbêtông} là áp lực ngang tối đa của hỗn hợp bê tông (daN/m²)

γ_b là khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông đã đầm chặt (daN/m³)

H là chiều cao mỗi lớp hỗn hợp bê tông (m)

V là tốc độ đổ hỗn hợp bê tông (m/giờ)

R và R₁ là bán kính tác đọng của đầm rùi và đầm ngoài. Đối với đầm rùi lấy R = 0,7 (m), và đầm ngoài lấy R₁ = 1,0 (m).

k₂ là hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của hỗn hợp bê tông. Theo tiêu chuẩn Liên bang Nga, thì k₂ = 1,15 cho hỗn hợp với nhiệt độ từ 5 - 10 °C; k₂ = 1,0 cho hỗn hợp với nhiệt độ từ 10 - 25 °C; k₂ = 0,85 cho hỗn hợp với nhiệt độ trên 25 °C. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, khi nhiệt độ hỗn hợp bê tông đạt:

• < 8 °C thì k₂ = 1,15
• 8-11 °C thì k₂ = 1,10
• 12-17 °C thì k₂ = 1,00
• 18-27 °C thì k₂ = 0,95
• 28-32 °C thì k₂ = 0,90
• ≥ 33 °C thì k₂ = 0,85.

k₁ là hệ số tính đến ảnh hưởng độ sụt của hỗn hợp bê tông. Theo tiêu chuẩn Liên bang Nga, hệ số này có tính đến tác động của độ lưu động (độ cứng hay độ sụt) của hỗn hợp bê tông, k₁ = 0,8 cho các hỗn hợp với độ sụt (côn Abraham) 0 – 2 cm; k₁ = 1,0 cho các hỗn hợp với độ sụt 2 - 7 cm; k₁ = 1,2 cho các hỗn hợp với độ sụt ≥ 8 cm.

Trong tiêu chuẩn Mỹ, để xác định áp lực ngang của vữa bê tông (tiếng Anh là maximum lateral concrete pressure), với bê tông bình thường (tiêu chuẩn Mỹ lấy trọng lượng riêng của bê tông nặng γ_b = 2403 kg/m³), dùng đầm trong để đầm, Viện bê tông Mỹ (ACI) khuyến nghị sử dụng các công thức sau đây:

• Đối với tất cả các loại khuôn cột và tường, có tốc độ dâng cao của vữa bê tông khi đổ đạt không quá 2,1 m/giờ:

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 7,2 + (785R/(T + 18)) "(1)"

với p_min ≤ p ≤ p_max

Trong đó:

p là bên áp lực ngang của vữa bê tông (kN/m²)

R là tốc độ dâng cao của vữa bê tông (m/giờ)

T là nhiệt độ (^oC)

H là chiều cao của khuôn (m)

Áp lực tối đa, lấy giá trị nhỏ nhất trong các trị số sau: p_max = 143,6 (kN/m²) cho cột và p_max = 95,8 (kN/m²) cho tường, hoặc p_max = 23,6H = γ_bH (kN/m²).

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

• Đối với đổ bê tông tường, với tốc độ dâng cao vữa nằm trong khoảng 2,13 - 3,04 m/giờ:

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 7,2 + (1154/(T + 18)) + (244R/(T + 18)) "(2)"

với p_min ≤ p ≤ p_max

Áp lực tối đa, lấy giá trị nhỏ hơn trong các trị số sau: p_max = 23,6H (kN/m²) hoặc p_max = 95,8 (kN/m²). ((Gia tốc trọng trường là 9,81 m/s²) 24,03*0,981 = 23,6 (kN/m³)).

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

• Đối với đổ bê tông tường với tốc độ dâng cao của vữa lớn trên 3,05 (m/giờ):

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 23,6H (kN/m²) "(3)"

với p ≥ p_min

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

Khi sử dụng đầm rung bên ngoài khuôn, thì nên lấy một tải trọng thiết kế (áp lực bê tông) gấp hai lần giá trị cho bởi công thức "(1)" và "(2)". Khi phụ gia chậm đông kết, pozzolan, hoặc phụ gia siêu dẻo được thêm vào bê tông, thì công thức "(3)" nên được sử dụng. Khi bê tông được bơm vào khuôn đứng từ phía dưới (với cả hai loại khuôn cột và tường), thì nên sử dụng công thức "(3)" với một lượng áp lực gia tăng tối thiểu bằng 25% áp suất bơm cho phép.

• P^tc_{người,ph.tiện}, P^tt_{người,ph.tiện} là Hoạt tải động do người và phương tiện thi công (công cụ) gây ra. Tải trọng này, khi tính cốp pha sàn, coi là phân bố đều với giá trị tiêu chuẩn là P^tc_{người,ph.tiện} = 250 kG/m²
• P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ} là Hoạt tải động phát sinh khi đổ bê tông vào khuôn (P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ}) hoặc chấn động của đầm bê tông (P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ}) gây ra. Hai tải trọng đổ và đầm bê tông không bao giờ tác động đồng thời cùng lúc, khi đầm thì ngừng đổ bê tông vào khuôn và ngược lại. Từng kết cấu khuôn khác nhau, xem xét trong hai loại tải trọng này, loại tải trọng gây nguy hiểm hơn cho kết cấu khuôn đó, để dùng nó tính toán thiết kế khuôn đúc. Các tải trọng này, coi là phân bố đều theo phương vuông góc với bề mặt ván khuôn, có giá trị tiêu chuẩn được lấy như sau: áp lực đầm P^tc_{đầm, đổ} = 200 kG/m², áp lực đổ P^tc_{đầm, đổ} (phụ thuộc vào biện pháp đổ và phương tiện vận chuyển vữa bê tông) lấy theo bảng sau:

Biện pháp đổ bê tông	Hoạt tải tiêu chuẩn do đổ bê tông tác dụng vào cốp pha (kG/m²)
Đổ bê tông thủ công	200
Đổ bằng máy và ống vòi voi hoặc trực tiếp bằng đường ống từ máy bơm bê tông (theo TCVN4453:1995)	400
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: < 0,2 m³	200
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: 0,2 m³ - 0,8 m³	400
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: > 0,8 m³ (thường là ≤ 1,0 m³)	600
Đổ bê tông bằng bơm bê tông (Tiêu chuẩn Liên bang Nga lấy là)	800

Như vậy, khi thiết kế khuôn đúc bê tông, đã phải chọn trước sơ bộ thiết bị đổ bê tông (thùng đổ), sao cho khuôn đúc thiết kế ra phải chịu được hoạt tải đổ bê tông vào khuôn. Hay có nghĩa là, sức trục của công trình yêu cầu đối với cần trục là tổng trọng lượng một mẻ đổ bê tông phải đảm bảo trong tầm khả năng chịu lực của hệ khuôn đúc đã thiết kế trước.

Q Hoạt tải áp lực đẩy ngang do gió gây ra: chỉ tác dụng lên các kết cấu cốp pha dạng thành đứng. Hoạt tải gió là đáng kể khi thi công nhà cao tầng và siêu cao tầng. Đối với nhà nhiều tầng có số tầng không lớn có thể bỏ qua hoạt tải gió tác dụng lên cốp pha đứng diện nhỏ như cột hoặc thành dầm, dùng biện pháp cấu tạo hệ gông giằng và dàn giáo chống liên hoàn để chịu tải gió ngang mà không cần tính toán.

Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn Mỹ, cách tính toán theo trạng thái giới hạn II-về biến dạng thì lại vẫn được tính toán với tổ hợp tất cả các tải trọng thường xuyên và tạm thời (mọi tải trọng dài hạn và ngắn hạn) tác dụng trong giai đoạn thi công bê tông (tức là giai đoạn bê tông tươi), như trạng thái giới hạn I-về cường độ. Cách này đơn giản hơn, giá trị biến dạng cực trị f_max sẽ lớn hơn so với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), nhưng biến dạng cho phép lại được lấy lớn hơn Tiêu chuẩn Việt Nam. Ở đây, tiêu chuẩn Mỹ, biến dạng cho phép của bộ phận khuôn đúc, trong mọi trường hợp, thường được lấy là: [f] = 1/180, hay 1/240, hoặc 1/360 nhịp của bộ phận cốp pha đó (lớn hơn so với các giá trị độ võng cho phép ở tiêu chuẩn Việt Nam là [f] = 1/250 hoặc 1/400 nhịp của bộ phận cốp pha). Do đó, các cách tính trạng thái giới hạn về biến dạng của cả Tiêu chuẩn Việt Nam lẫn Tiêu chuẩn Mỹ là gần như giống nhau, TCVN chặt chẽ hơn, còn Tiêu chuẩn Mỹ lại đơn giản hơn.

Khuôn đúc bê tông vừa phải đảm bảo điều kiện cường độ, vừa phải đảm bảo điều kiện biến dạng, nên phải khống chế vật liệu làm kết cấu khuôn đúc chỉ làm việc hoàn toàn trong giới hạn đàn hồi.

Các công nghệ thi công

Cốp pha cột, dầm, sàn trong công nghệ thi công bê tông toàn khối một đợt.

Khuôn đúc bê tông cột, dầm, sàn nhà nhiều tầng thi công theo công nghệ một đợt trên một tầng.

Mặt bằng cốp pha ô sàn điển hình nhà nhiều tầng bê tông cốt thép toàn khối, thi công theo công nghệ một đợt trên một tầng.

Cốp pha cột trong công nghệ thi công bê tông toàn khối hai đợt hoặc ba đợt.

Theo sách Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II của tác giả người Trung Quốc, Triệu Tây An, trang 42-55, thì có các công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng và cao tầng sau (Lê Văn Kiểm, trong cuốn Thi công bê tông cốt thép cũng phân chia tương tự):

• Công nghệ thi công lắp đặt khuôn đúc (cốp pha) cột, vách, dầm và và sàn cùng lúc và đổ bê tông toàn bộ cùng một lần (công nghệ đúc bê tông kết cấu một lần hay công nghệ thi công bê tông toàn khối một đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách cứng --> đặt các đường ống chôn sẵn trong cột và vách cứng --> dựng khuôn đúc cột, vách cứng, dầm, sàn --> đổ bê tông cột, vách, dầm và sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi cường độ đạt yêu cầu, tháo dỡ khuôn đúc cột, vách, dầm, sàn.

Trong công nghệ này, do trên đầu cột (hay vách) cốt thép của dầm chính, dầm phụ và sàn đan dầy đặc che lấp, khiến việc đổ bê tông cột không thể tiến hành theo phương pháp rút ống được, nên thường phải để cửa đổ bê tông ở lưng chừng chiều cao cốp pha cột (hay tường) để giảm chiều cao rơi tự do của vữa bê tông tươi xuống còn 1,5-2,0 m < 2,5 m (tránh hiện tượng phân tầng). Đổ bê tông gián tiếp qua cửa đổ (phần dưới) và đỉnh cột (phần trên), vữa bê tông tươi được chứa tạm trên sàn tầng dưới hay cốp pha sàn tầng đang thi công. Để cho ván khuôn đáy và thành dầm được liên kết với cốp pha cột thì cần phải để cửa đón dầm trên ván khuôn cột ở cao độ từ đáy dầm chính hay phụ lên tới cao độ đáy ván sàn (cao độ đỉnh cốp pha cột, cốp pha cột được cấu tạo cho đến đáy sàn). Việc văng chống định vị cho cốp pha cột được thẳng đứng, không thể tỳ xuống sàn vì vướng cột chống đáy dầm chính hay phụ và làm mất không gian công tác, nên thường được văng xiên ngược lên trên cố định vào cốp pha thành dầm. Do có cốp pha cột làm gối đỡ (của đón dầm) nên ta có thể chốn bớt được hai cột chống đỡ đáy dầm chính ở hai đầu mỗi nhịp dầm.

• Công nghệ thi công tách rời cột và vách với dầm và sàn (công nghệ đúc bê tông kết cấu hai lần hay công nghệ thi công bê tông toàn khối hai đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách --> dựng khuôn đúc cột, vách --> đổ bê tông cột và vách đến dưới đáy dầm 3-5 cm --> tháo dỡ khuôn đúc vách, cột (để lại ván khuôn đầu cột phía trên đáy dầm) --> dựng đà ngang, giáo chống đỡ ván khuôn dầm --> lắp dựng ván khuôn đáy dầm --> lắp dựng ván khuôn thành dầm --> lắp dựng cốp pha (khuôn đúc) sàn --> lắp đặt cốt thép dầm --> lắp đặt cốt thép sàn, chôn sẵn các đường ống kỹ thuật chìm trong sàn --> đổ bê tông dầm sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi bê tông đạt cường độ để có thể tháo dỡ ván khuôn, thì tháo cốp pha (khuôn đúc) dầm và sàn (có thể tháo cốp pha thành dầm trước khi tháo cốp pha đáy dầm và cốp pha sàn, hay cũng có thể tháo dỡ chúng đồng thời với nhau).

Công nghệ này, cốp pha cột được cấu tạo đến cao độ đáy dầm chính. Có thể tùy chọn giữa biện pháp đổ bê tông gián tiếp (bán thủ công) qua cửa đổ bê tông với biện pháp đổ bê tông trực tiếp bằng ống dẫn theo phương pháp rút ống (miệng ống đặt trên đỉnh cột, không phải làm cửa đổ). Đổ theo phương pháp rút ống có ưu điểm là ít tốn nhân lực, không phải thêm công đoạn trung gian chuyển vữa thủ công từ dưới sàn bê tông lên miệng cột, nhưng nhược điểm là nếu dùng cần trục tháp để cẩu thùng đổ bê tông có gắn ống dẫn thì cần trục bị kéo dài chu kỳ làm việc vì phải giữ nguyên một chỗ trên đỉnh cột cho tới khi đổ bê tông cột xong, và thứ nữa là nếu như đường kính tiết diện cột quá nhỏ (< 300) thì có thể không luồn được ống đổ xuống tận đáy khuôn cột vì mắc cốt thép cột. Để đổ bê tông cột bằng phương pháp rút ống thì đường kính ống mềm đổ bê tông D phải được chọn thỏa mãn điều kiện: D_đai > D > 4d_max (với D_đai là đường kính trong của cốt đai, và d_max là đường kính cốt liệu lớn nhất).

• Công nghệ thi công lần lượt cột và vách, tiếp theo đến dầm, cuối cùng là sàn, riêng rẽ nhau (công nghệ thi công bê tông toàn khối ba đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách --> Lắp dựng khuôn đúc cột, vách --> đổ bê tông cột và vách đến dưới dầm 3-5 cm --> tháo dỡ khuôn đúc vách, cột (để lại ván khuôn đầu cột phía trên đáy dầm) --> dựng giá đỡ ván khuôn dầm --> lắp dựng ván khuôn đáy dầm --> lắp buộc cốt thép dầm --> lắp dựng ván khuôn thành dầm và gia cố văng chống xiên --> đổ bê tông dầm đến dưới đáy sàn 2-3 cm --> tháo dỡ ván khuôn thành dầm --> lắp dựng khuôn đúc sàn --> buộc cốt thép sàn, chôn sẵn các đường ống kỹ thuật chìm trong sàn --> đổ bê tông sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi đạt cường độ để có thể tháo dỡ khuôn đúc, thì tháo khuôn đúc dầm và sàn.
• Công nghệ thi công cốp pha bay (thi công đúc bê tông cột, vách, dầm trước (có thể bằng "cốp pha trượt"), thi công bê tông sàn sau trên hệ cốp pha bay tấm lớn). Trong công nghệ này, kết cấu dầm bê tông cốt thép lại được coi như thuộc loại kết cấu đứng, phần khuôn đáy dầm thường được cấu tạo thành "khuôn tranh" giống như khuôn lỗ cửa sổ của đi xuyên qua kết cấu vách bê tông cốt thép (cửa thanh máy trong lõi thang máy bê tông cốt thép), nằm kẹp giữa 2 hệ khuôn đúc thành là cốp pha trượt. Trình tự thi công, chia là 2 đợt, gồm:

• Đợt 1, thi công các kết cấu đứng (cột, vách, dầm) (có thể) bằng công nghệ cốp pha trượt (tấm lớn di động đứng): Vị trí liên kết giữa sàn vào các kết cấu cột, vách, dầm đều phải để chờ lại thi công sau (bằng cách đặt xốp tạo hốc chờ và đặt thép chờ, riêng đối với dầm chỉ đổ bê tông phần nách dầm trở xuống).
• Đợt 2, thi công sàn (kết cấu nằm) bằng công nghệ cốp pha bay (tấm lớn di động ngang).

Do các công nghệ thi công nhà có cách chia đợt thi công khác nhau, kèm theo đó là vị trí và số lượng mạch ngừng thi công cũng khác nhau đối với từng phương pháp. Đồng thời, sau mỗi đợt thi công trong tất cả các công nghệ thi công nhà trên, thì công tác cuối cùng luôn là tháo hay di chuyển hệ thống khuôn đúc của các cấu kiện hoặc kết cấu bê tông đã thi công xong. Vì vậy, cần phải có cấu tạo cốp pha phù hợp với việc sử dụng và tháo dỡ hay di chuyển cốp pha trong từng loại công nghệ thi công khác nhau trên.

Thiết kế cốp pha cố định (khuôn đúc chế tạo tại chỗ) bằng gỗ xẻ

Bằng các biện pháp cấu tạo, để đưa ra được một thiết kế cốp pha cho sàn sườn toàn khối có sơ đồ kết cấu đơn giản nhất nhưng khả năng chịu lực và chống biến dạng tốt nhất có thể (tốt nhất là để kết cấu cốp pha làm việc ở trạng thái ứng suất phẳng hay ứng suất đơn). Các tấm ván khuôn dạng bản nên được cấu tạo sao cho làm việc dưới dạng bản dầm (bản kê 2 cạnh, làm việc hoàn toàn theo trạng thái ứng suất phắng), kê trên các gối đỡ dạng thanh chịu uốn (trạng thái ứng suất phẳng) là các đà ngang, giằng dọc, giằng ngang, gông,.vv.. Các gối đỡ ván khuôn dạng thanh chịu uốn này cuối cùng truyền lực vào các hệ thanh chịu kéo nén thuần túy (trạng thái ứng suất đơn) là giáo chống (cột chống đơn hay giáo tổ hợp), văng chống (văng chống cứng hay dây tăng đơ).

Phương pháp thiết kế các kết cấu cốp pha dạng dầm khác biệt rất lớn với phương pháp thiết kế các kết cấu công trình, ở chỗ: số lượng và giá trị khoảng cách của các nhịp làm việc của kết cấu cốp pha dạng dầm là ẩn số phải tìm (thường không biết trước), mà sẽ phải được xác định qua tính toán thiết kế với đặc trưng hình học của tiết diện bộ phận cốp pha dạng dầm được lựa chọn trước, điều này là ngược với thiết kế kết cấu công trình.

Thiết kế hệ cốp pha sàn

. Thiết kế ván khuôn sàn

Do chủ định thiết kế ván khuôn sàn là dạng bản dầm, tức là ván khuôn làm việc hoàn toàn theo trạng thái ứng suất phẳng, nên có thể cắt ván khuôn sàn theo những tiết diện bất kỳ dọc theo phương nhịp của ván (là mặt cắt chính có ứng suất chính bằng 0) mà không ảnh hưởng việc chịu lực và biến dạng. Nên ván khuôn sàn có thể tương đương với dạng kết cấu dầm có bề rộng tùy ý, nhưng trong trường hợp ván khuôn sàn là gỗ xẻ, ta có thể quy bề rộng về giá trị đơn vị (hay là coi tương đương với một dải bản (dạng dầm) rộng 1 m). Như thế, tải trọng tổ hợp cho sàn được quy từ phân bố trên diện tích về phân bố trên mét dài, mà vẫn giữ nguyên trị số.

Chọn trước chiều dầy loại ván làm ván khuôn sàn δ_v, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học của dải ván khuôn (dạng dầm) rộng 1 m, là: Mô men quán tính J, mô men kháng uốn W.

Và do khi cấu tạo ván khuôn sàn thường được để nguyên chiều dài tự nhiên của tấm, mà rất hạn chế cắt ngắn vụn ra, đồng thời chiều dài này thường lớn hơn rất nhiều nhịp làm việc của ván khuôn sàn khi thiết kế, nên ván khuôn sàn gỗ xẻ thường được tính toán thiết kế dưới dạng sơ đồ kết cấu dầm siêu tĩnh nhiều nhịp. Cũng giống như các bộ phận kết cấu cốp pha dạng dầm khác, số lượng và giá trị của nhịp ván khuôn sàn được xác định sau khi đã lựa chọn kích thước tiết diện và đặc trưng hình học của ván khuôn sàn. Với họ dầm liên tục nhiều nhịp (dầm siêu tĩnh nhiều nhịp), làm việc theo sơ đồ đàn hồi, thì nội lực và biến dạng nguy hiểm nhất của biểu đồ bao là: (M_max = q₁l_v²/10 (theo thói quen cho dầm 3 nhịp)) chính xác là M_max = q₁l_v²/9 (cho dầm 4 nhịp) và F_max = q₂l_v⁴/128EJ (cho dầm 3 nhịp) (trong đó: q₁, q₂ là tổ hợp tải trọng phân bố trên chiều dài ván khuôn sàn lần lượt tương ứng với khi tính theo điều kiện cường độ và điều kiện biến dạng).

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W ≤ R) hay R ≥ (M_max/W)

W = (bδ_v²)/6 = (1*δ_v²)/6

M_max = q₁l_v²/9

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn theo điều kiện cường độ là: l_v1 ≤ ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW/q_{1}}}$) = 3δ_v${\sqrt {R/6q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = q₂l_v⁴/128EJ ≤ [F] = l_v/400

hay (q₂l_v³/128EJ) ≤ (1/400)

J = (bδ_v³)/12 = (1*δ_v³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn theo điều kiện biến dạng là: l_v2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ/25q_{2}}}$) = 2δ_v${\sqrt[{3}]{E/300q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ tấm làm ván khuôn sàn.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• q₁ tải trọng phân bố đều trên m² ván sàn, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• q₂ tải trọng phân bố đều trên m² ván sàn, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của ván khuôn sàn là l_v ≤ Min(l_v1, l_v2) = Min(${\sqrt {9RW/q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$) và khoảng cách thông thủy của ô sàn phải là số nguyên lần nhịp làm việc của ván sàn.

. Thiết kế đà ngang đỡ ván sàn

Chọn trước tiết diện gỗ xẻ thanh làm đà ngang đỡ ván khuôn sàn như sau: chiều cao tiết diện là h_x và bề ngang tiết diện là b_x, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của đà ngang đỡ ván (dầm đỡ ván), là: Mô men quán tính J_x, mô men kháng uốn W_x.

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W_x ≤ R) hay R ≥ (M_max/W_x)

W_x = (b_xh_x²)/6

M_max = Q₁l_x²/9 = (l_vq₁)l_x²/9

Từ đó, nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn theo điều kiện cường độ là: l_x1 ≤ ${\sqrt {9RW_{x}/Q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW_{x}/Q_{1}}}$) = 3h_x${\sqrt {Rb_{x}/6Q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = Q₂l_x⁴/128EJ ≤ [F] = l_x/400

hay (Q₂l_x³/128EJ) ≤ (1/400)

Q₂ = q₂l_v

J = ((b_xh_x³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn theo điều kiện biến dạng là: l_x2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ_{x}/400Q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ_{x}/25Q_{2}}}$) = 2h_x${\sqrt[{3}]{Eb_{x}/300Q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ thanh làm đà ngang.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là l_x ≤ Min(l_x1, l_x2) = Min(${\sqrt {9RW_{x}/Q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ_{x}/400Q_{2}}}$) và chiều dài của đà ngang đỡ ván sàn phải là số nguyên lần nhịp làm việc của đà ngang này (tức là khoảng cách cột chống sàn).

. Thiết kế cột chống đơn đỡ cốp pha sàn

Tải trọng tập trung tác động vào đầu cột chống

P_c = q_xl_x

Chọn cột chống bằng gỗ thanh có tiết diện vuông, để bán kính quán tính của tiết diện theo 2 phương là đều nhau (làm độ mảnh không phụ thuộc phương làm việc của tiết diện).

• Momen quán tính J_c = (b_cb_c³)/12
• Diện tích tiết diện A_c
• Bán kính quán tính r_c = ${\sqrt {J_{c}/A_{c}}}$

Sơ đồ kết cấu của cột chống là dạng thanh chịu nén đúng tâm với 2 đầu khớp, nên hệ số liên kết, trong công thức tính chiều cao tính toán, hệ số liên kết là: μ = 1,0. Chiều cao thật của cột chống H (là chiều cao làm việc lớn nhất (là theo phương không giằng), 1 trong 2 phương làm việc của cột chống. Chiều cao làm việc theo phương mặt giằng cột chống thường nhỏ bằng nửa chiều cao thật của cột chống do có lớp giằng liên kết). Chiều cao tính toán là H_0max = μH.

• Nếu độ mảnh λ = H_0max/r_c > 75, kết cấu cột chống thuộc loại thanh có độ mảnh lớn. Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh lớn, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức:

φ = 3100/(λ²)

• Nếu độ mảnh λ = H_0max/r_c ≤ 75, kết cấu cột chống hay con đội thuộc loại thanh có độ mảnh nhỏ. Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh nhỏ, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức:

φ = 1 - 0,8(λ²/100)

Kiểm tra cột chống sàn theo điều kiện về cường độ (trạng thái giới hạn I):

σ = P_c/(φA) ≤ R_n.

.Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (khuôn đúc) sàn

Biến dạng lún cột chống sàn do tải trọng P_c2 tác dụng là: Δ_c = (P_c2l)/(AE_g)

Độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là: F_max

Độ võng lớn nhất của ván khuôn sàn là: f_max

Tổng biến dạng tuyệt đối của khuôn đúc sàn (kể cả độ võng ván khuôn lớn nhất, độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván và độ lún chống (lún gối đỡ)) là: Δ_cps = Δ_c + F_max + f_max

Theo mục c phụ lục A3 tiêu chuẩn 4453-1995, thì: "Độ võng đàn hồi hoặc độ lún của gỗ chống cốp pha [phải không quá]: (1/1000) nhịp tự do của các kết cấu bê tông cốt thép tương ứng." Như vậy tổng biến dạng của khuôn đúc sàn phải được kiểm tra theo điều kiện so sánh với nhịp của sàn theo phương làm việc chính, như sau: Δ_cps ≤ L_s.min/1000

Thiết kế hệ cốp pha dầm phụ

. Thiết kế ván khuôn đáy dầm phụ

Chọn trước bề dày tiết diện ván gỗ xẻ làm ván khuôn đáy dầm phụ là h_v. Bề ngang tiết diện ván khuôn đáy dầm phụ chính là bề ngang dầm phụ: b_v. Từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của ván khuôn đáy đầm phụ, là: Mô men quán tính J_v, mô men kháng uốn W_v.

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W_v ≤ R) hay R ≥ (M_max/W_v)

W_v = (b_vh_v²)/6

M_max = Q₁l_v²/9

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn đáy dầm phụ theo điều kiện cường độ là: l_v1 ≤ ${\sqrt {9RW_{v}/Q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW_{v}/Q_{1}}}$) = 3h_v${\sqrt {Rb_{v}/6Q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = Q₂l_v⁴/128EJ ≤ [F] = l_v/400

hay (Q₂l_v³/128EJ) ≤ (1/400)

J = ((b_vh_v³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn đáy dầm phụ theo điều kiện biến dạng là: l_v2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ_{v}/400Q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ_{v}/25Q_{2}}}$) = 2h_v${\sqrt[{3}]{Eb_{v}/300Q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ ván làm đáy dầm phụ.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên ván khuôn đáy dầm phụ, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên ván khuôn đáy dầm phụ, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là l_v ≤ Min(l_v1, l_v2) = Min(${\sqrt {9RW_{v}/Q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ_{v}/400Q_{2}}}$) và chiều dài của trên ván khuôn đáy dầm phụ phải là số nguyên lần nhịp làm việc của ván khuôn này (tức là khoảng cách cột chống chữ T đỡ dầm phụ).

. Kiểm tra thiết kế ván khuôn thành dầm phụ

Chọn trước bề dày ván khuôn thành dầm phụ. Nhịp làm việc của ván khuôn thành dầm phụ, đã được xác định trước qua thiết kế ván khuôn đáy dầm phụ, chính là khoảng cách các cột chống chữ T đỡ dầm phụ. (Vì điểm gối tựa chuyền lực của tất cả các văng chống dầm phụ chỉ có thể là vào cột chống chữ T đỡ dầm phụ.) Do đó, việc thiết kế ván thành dầm phụ trở thành là việc kiểm tra ván thành đã chọn với 2 điều kiện về cường đô và biến dạng khi đã biết trước nhịp làm việc của nó.

. Thiết kế cột chống chữ T chống dầm phụ

Cột chống chữ T chống dầm phụ là hệ giáo chống đơn bằng gỗ kết hợp giữa đà ngang gỗ thanh đỡ dầm phụ với cột chống gỗ thanh, dùng để chịu lực từ dầm phụ truyền xuống. Khoảng cách cột chống chữ T chống dầm phụ đã được quyết định khi thiết kế ván đáy dầm phụ. Việc thiết kế cột chống chữ T chỉ còn là việc thiết kế tiết diện cột chống sao cho đảm bảo điều kiện về cường độ chịu lực. Cột chống chữ T thường chịu 3 tải trọng tập trung tác dụng trên đỉnh cột, (qua đà ngang ngắn đỡ đáy dầm):

• Một tải trọng tập trung từ dầm truyền thẳng xuống đầu cột chống,
• Hai tải trọng tập trung, đặt đối xứng 2 bên cột chống tại 2 đầu đà ngang nơi là nút giao với các thanh văng xiên của cột chống chữ T, do hệ đà ngang đỡ ván sàn và hệ văng chống thành dầm truyền xuống (qua thanh văng xiên dạng dàn truyền vào).

Thiết kế hệ cốp pha dầm chính

. Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (khuôn đúc) dầm chính

Cột chống chữ T của khuôn đúc dầm liền sàn bê tông toàn khối và sự làm sự làm việc chịu tải của nó.

Thiết kế hệ cốp pha cột

bu lông gông khuôn đúc cột.

Tổ hợp và kiểm tra cốp pha định hình bằng thép

Kiểm tra thiết kế hệ cốp pha sàn

. Kiểm tra thiết kế ván khuôn sàn định hình

• Kiểm tra theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván thép định hình có dạng dầm đơn giản: M_max = q₁l_v²/8

Kiểm tra với điều kiện: M_max/W_v ≤ R

Với l_v là khoảng cách các đà ngang đỡ ván.

• Kiểm tra theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván thép định hình có dạng dầm đơn giản: F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v

Kiểm tra với điều kiện: F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v ≤ [F] = l_v/400

Nếu kiểm tra với 2 điều kiện trên không đảm bảo, thì tiến hành bố trí thêm 1 lớp đà ngang lớp 1 nữa ở giữa mỗi hàng ván. Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván khuôn trở thành sơ đồ dạng dầm 2 nhịp với giá trị mô men uốn cực trị, và độ võng cực trị vẫn tính theo công thức: M_max = q₁l_v²/8 và F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v, với (l_v là khoảng cách các đà ngang đỡ ván lúc này đã bằng nửa lúc trước).

. Kiểm tra đà ngang đỡ ván sàn (đà ngang lớp 1)

Chọn trước tiết diện gỗ xẻ thanh làm đà ngang đỡ ván khuôn sàn như sau: chiều cao tiết diện là h_x và bề ngang tiết diện là b_x, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của đà ngang đỡ ván (dầm đỡ ván), là: Mô men quán tính J_x, mô men kháng uốn W_x. Khoảng cách giữa các hàng đà ngang chịu lực (tức là đà ngang lớp 2), cũng chính là nhịp của đà ngang lớp 1 (L_x1), đã được tổ hợp trước. Trong trường hợp đà ngang đỡ ván có khoảng cách gối đỡ (khoảng cách các đà ngang lớp 2) là cách đều nhau, thì việc kiểm tra thiết kế đà ngang đỡ ván được tính toán như sau:

• Kiểm tra theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

W_x1 = (b_x1h_x1²)/6

M_max = Q₁L_x1²/9 = (l_vq₁)L_x1²/9

Kiểm tra với điều kiện: M_max/W_x1 ≤ R

• Kiểm tra theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

Q₂ = q₂l_v

J = ((b_x1h_x1³)/12

Kiểm tra với điều kiện: F_max = Q₂L_x1⁴/128EJ ≤ [F] = L_x1/400

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ thanh làm đà ngang lớp 1.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu đà ngang gỗ lớp 1.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm đà ngang.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Nếu kiểm tra 2 điều kiện trên không đảm bảo thì phải tiến hành chọn lại tiết diện đà ngang gỗ lớp 1, bằng cách tăng chiều cao của tiết diện (hoặc cả chiều cao tiết diện và bề ngang tiết diện).

Nếu đà ngang đỡ ván có khoảng cách các gối đỡ (tức là nhịp của chúng hay khoảng cách đà ngang chịu lực) không đồng đều, thì phải giải riêng kết cấu dầm đỡ này về nội lực và biến dạng bằng các phần mềm tính kết cấu như SAP hay ETABS để tìm ra tổ hợp mô men uốn và độ võng nguy hiểm nhất ứng với sơ đồ kết cấu dầm này.

. Kiểm tra đà ngang chịu lực (đà ngang lớp 2)

Đà ngang chịu lực chịu các tải trọng tập trung từ đà ngang đỡ ván truyền xuống. Đà ngang chịu lực gối trên các kích đầu của các hàng giáo chống tổ hợp hay các cột chống đơn. Sơ đồ kết cấu của đà ngang lớp 2 (đà ngang chịu lực) thường có dạng dầm siêu tĩnh nhiều nhịp với nhịp đều hoặc không đều, chịu tải trọng tập trung. Đà ngang chịu lực cần phải giải về nội lực và biến dạng bằng các phần mềm tính kết cấu như SAP hay ETABS để tìm ra tổ hợp mô men uốn và độ võng nguy hiểm nhất ứng với sơ đồ kết cấu dầm này. Rồi sau khi đã có các giá trị mô mem nguy hiểm và độ võng nguy hiểm, đà ngang chịu lực phải được kiểm tra với cả 2 trạng thái giới hạn về cường độ và biến dạng.

Tham khảo chương 1

• Tiêu chuẩn Việt Nam, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, TCVN 4453:1995.
• Quy phạm Thủy lợi, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, QPTL-D6-78.
• Construction Methods and Management, S.W.Nunnally.
• Thi công bê tông cốt thép, Lê Văn Kiểm, nhà xuất bản Xây dựng.
• Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II, Triệu Tây An, nhà xuất bản Xây dựng.
• Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều.
• Kỹ thuật xây dựng 1-Công tác đất và thi công bê tông toàn khối của Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám-nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1998.
• Ván khuôn và Giàn giáo, Phan Hùng và Trần Như Đính.
• Formwork for Concrete Structures, R. L. Peurifov, McGraw-Hill, mã xuất bản 63-21543.

Phụ lục chương I: Xác định giá trị nội lực và biến dạng cực trị trong kết cấu cốp pha

Theo hệ thống lý thuyết tính toán của Việt Nam và Liên Xô cũ

Do cốp pha (khuôn đúc) phải tính toán theo cả hai trạng thái giới hạn về cường độ (được xét tới trong giai đoạn vữa bê tông còn tươi, có khả năng thi công) và về biến dạng (đặc biệt là ở giai đoạn bê tông ninh kết và đóng rắn trong khuôn), nên khuôn đúc phải được thiết kế làm việc hoàn toàn trong giới hạn đàn hồi, đặc biệt không tính toán kết cấu khuôn đúc với sơ đồ khớp dẻo (tức là tĩnh định hoá hệ siêu tĩnh bằng khớp dẻo, vật liệu tại khớp dẻo làm việc ngoài giới hạn đàn hồi). Các kết cấu khuôn siêu tĩnh được tính toán nội lực theo phương pháp tính toán kết cấu siêu tĩnh thông thường trong Cơ học kết cấu.

Nguyên lý thiết kế khuôn đúc thường là ngược với nguyên lý thiết kế kết cấu công trình. Trong khi thiết kế kết cấu công trình thường là: biết trước nhịp kết cấu, điều kiện tải trọng, phải xác định đặc trưng tiết diện của kết cấu. Còn trong thiết kế khuôn đúc lại thường: biết trước điều kiện tải trọng, chọn trước tiết diện, nhiệm vụ phải tính toán nhịp của bộ phận khuôn đúc (khoảng cách giữa các gối đỡ). Đặc biệt là các kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục nhiều nhịp. Tuy nhiên, khi tính toán với các kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục này, thường số lượng nhịp và khoảng cách nhịp là chưa biết. Mà biểu đồ nội lực và sơ đồ biến dạng của các dầm siêu tĩnh nhiều nhịp là rất khác nhau, (giá trị cực trị của chúng cũng rất khác nhau). Dầm N nhịp rất khác với dầm N+1 nhịp. Hiện tại, khi tính toán kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục nhiều nhịp tạm thời đang lấy các kết quả có được từ dầm 3 nhịp. Cụ thể:

• |M_max| = q₁l²/10, (xem sách Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều, trang 149-151), có được do việc giải sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp chịu tổ hợp tải trọng phân bố đều tác dụng lên toàn bộ kế cấu.
• |f_max| = q₂l⁴/(128EJ), có được do việc giải sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp chịu tải trọng phân bố đều, gồm: 50% tổ hợp tải trọng tác dụng lên toàn bộ kết cấu + 50% tổ hợp tải trọng chất theo từng nhịp lan dần.

Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ.

Kết quả này chưa thực sự chính xác, vì dầm 3 nhịp chưa thực sự đại diện cho họ dầm nhiều nhịp.

Giải các sơ đồ dầm nhiều nhịp bằng các phương pháp sức bền và cơ kết cấu (phương pháp lực, chuyển vị hay phương pháp hpt 3 mô mem), với nhịp dầm chiều dài đơn vị, tải trọng phân bố đều đơn vị phân bố đều trên toàn bộ kết cấu, độ cứng tiết diện đơn vị, ta thấy rằng giá trị cực trị của Mô mem uốn (đạt tại gối thứ 2), và giá trị cực trị của độ võng (đạt được tại giữa nhịp biên) đều có xu hướng hội tụ, tiệm cận dần tới giá trị hội tụ khi số nhịp tăng lên. Các sơ đồ dầm liên tục từ 3 nhịp trở lên, giá trị mô men cực trị đạt đươc tại sơ đồ dầm 4 nhịp là lớn nhất, còn giá trị độ võng cực trị đạt được tại sơ đồ dầm 3 nhịp là lớn nhất. (giải bằng các phần mềm tính toán kết cấu như SAP2000 cũng cho kết quả tương tự). Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ như sau:

Luật phân bố giá trị mô mem uốn và độ võng nguy hiểm của họ dầm nhiều nhịp.

Dùng SAP2000 để giải, ra tổ hợp bao của các trường hợp chất tải theo lần lượt từng nhịp lan dần và chất tải ngẫu nhiên trên từng nhịp, cũng đều cho kết quả định tính tương tự như chất tải trên toàn bộ kết cấu: Giá trị cực trị của Mô mem uốn (đạt tại gối thứ 2), và giá trị cực trị của độ võng (đạt được tại giữa nhịp biên) đều có xu hướng hội tụ, tiệm cận dần tới giá trị hội tụ khi số nhịp tăng lên. Các sơ đồ dầm liên tục từ 3 nhịp trở lên, giá trị mô men cực trị đạt đươc tại sơ đồ dầm 4 nhịp là lớn nhất, còn giá trị độ võng cực trị đạt được tại sơ đồ dầm 3 nhịp là lớn nhất. Luật phân bố giá trị mô mem uốn và độ võng nguy hiểm của họ dầm nhiều nhịp như hình sau:

Như vậy, trong mọi sơ đồ dầm nhiều nhịp số nhịp từ 3 trở lên, khi tính cường độ lấy các giá trị mô men cực trị tại gối tựa thứ 2 của sơ đồ dầm 4 nhịp, còn khi tính biến dạng lấy các giá trị độ võng cực đại tại giữa nhịp biên của sơ đồ dầm 3 nhịp. Trong thực tế thi công, các kết cấu khuôn vừa chịu các tải trọng phân bố thường xuyên sẵn có tác dụng lên toàn bộ kết cấu khuôn (như trọng lượng bản thân khuôn đúc, trọng lượng cốt thép, …), nhưng đồng thời chúng cũng chịu các tải trọng phân bố trên từng nhịp lan dần từ nhịp đầu tiên đến nhịp cuối cùng theo hướng thi công (như trọng lượng bê tông, các hoạt tải thi công,…).

Do đó, nên lấy kết quả từ tổ hợp tải trọng trung bình: 50% tổng tải trọng chất lên toàn bộ + tổ hợp bao của 50% tổng tải trọng chất lên lần lượt từng nhịp của kết cấu lan dần theo hướng đổ. Việc tổ hợp này với tải trọng đơn vị đã cho kết quả trong bảng kết quả chạy SAP2000 dưới đây.

Tổ hợp	Kiểu chất tải	Dầm 3 nhịp			Dầm 4 nhịp			Kết quả trị số nghịch đảo
		Vị trí	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng	Vị trí	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Toàn bộ	Gối 2	-0,1 = -1/10	-	Gối 2	-0,107 = -1/9,3	-	-9,0 = -0,5*(9,3 + 8,6)	-
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Toàn bộ	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,007 = 1/145	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,006 = 1/155	-	128 = 0,5*(145 + 112)
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Lan dần	Gối 2	-0,117 = -1/8,6	-	Gối 2	-0,116 = -1/8,6	-	-9,0 = -0,5*(9,3 + 8,6)	-
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Lan dần	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,009 = 1/112	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,009 = 1/113	-	128 = 0,5*(145 + 112)

Khi thiết kế kết cấu khuôn nằm, do một số các tải trọng thường xuyên trong thiết kế khuôn đúc, (như: trọng lượng cốt thép, trọng lượng khuôn đúc, ..v.v.), thường chất lên toàn bộ các nhịp của sơ đồ kết cấu khuôn, còn các tải trọng khác khi thi công lại thường được chất dần lên và lan rộng ra gần như theo từng nhịp của bộ phận khuôn đúc, nên ta có thể lấy giá trị cực trị của Nội lực và Chuyển vị theo tổ hợp tải trọng bình quân, tức là: 50% (Tải trọng chất lên toàn bộ kết cấu) + 50% (Tải trọng chất lan dần ra theo từng nhịp). Từ đó ta có thể lấy giá trị cực trị của Mômen uốn và Chuyển vị trong các sơ đồ dầm siêu tĩnh có 3 nhịp trở lên như sau:

• M_max = M_{Gối 2} = q₁l²/9,
• f_max = f_{Nhịp biên} = q₂l⁴/(128EJ).

Riêng đối với dầm 2 nhịp, mọi trường hợp tổ hợp tải trọng đều cho kết quả như sau:

• M_max = M_{Gối 2} = q₁l²/8,
• f_max = f_{Nhịp biên} = q₂l⁴/(185EJ).

Kết quả này cùng nhớm được với dầm đơn giản, do đó các sơ đồ dầm từ 2 nhịp trở xuống tính như dầm đơn giản:

• M_max = q₁l²/8,
• f_max = 5q₂l⁴/(384EJ).

Theo lý thuyết tính toán của Hoa Kỳ

Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ.

Trong cuốn Construction Methods and Management, của S. W. Nunnally, bảng 12-2, trang 324, cho biết về giá trị cực trị của các nội lực và biến dạng để tính toán thiết kế kết cấu cốp pha dạng dầm nhiều nhịp đều chịu tải trọng phân bố đều, được áp dụng tại Hoa Kỳ như sau:

Loại Nội lực và biến dạng	Thứ nguyên	Số lượng nhịp của kết cấu cốp pha dạng dầm
		01 nhịp	02 nhịp	03 nhip
Mô men uốn cực trị	(kG.m)	M = +(ql2/8)	M = -(ql2/8)	M = -(ql2/10)
Lực cắt cực trị	(kG)	Q = (ql/2)	Q = (5ql/8)	Q = (3ql/5)
Độ võng cực trị	(m)	f = (5ql4/384EJ)	f = (ql4/185EJ)	f = (ql4/145EJ)

Các giá trị Mô men cực trị và độ võng cực trị theo lý thuyết của Hoa Kỳ, chính là các giá trị Mô men cực trị và độ võng cực tính toán cho kiểu tổ hợp chỉ chất tải toàn bộ lên kết cấu cốp pha dạng dầm tính theo lý thuyết của Việt Nam và Liên Xô cũ (cho dầm từ 1-3 nhịp). Tuy có xem xét tới lực cắt cực trị, nhưng tính toán theo lý thuyết của Hoa Kỳ (nội lực và biến dạng nguy hiểm là nhỏ hơn) thì kém an toàn về mặt cường độ hơn so với tính theo lý thuyết của Việt Nam. Lý thuyết của Hoa Kỳ cũng chỉ xem xét tới dầm 3 nhịp, mà không xem xét tới các trường hợp dầm nhiều hơn 3 nhịp với những giá trị nội lực nguy hiểm lớn hơn (ở đây, với dầm nhiều hơn 3 nhịp được lấy kết quả theo dầm 3 nhịp).

Tham khảo phụ lục chương 1

• Construction Methods and Management, S.W.Nunnally.
• Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều.
• Kỹ thuật xây dựng 1-Công tác đất và thi công bê tông toàn khối của Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám-nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1998.
• Hoàn thiện lý thuyết thiết kế cốp pha và biện pháp thi công sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, Doãn Hiệu, Đề tài nghiên cứu cấp trường số 84/2008KH ĐHXD, trường Đại học Xây dựng.

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/CHƯƠNG II. THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG

Lựa chọn phương pháp vận chuyển đứng

Trong việc lựa chọn phương tiện vận chuyển đứng, trước tiên là phải ưu tiên cho công tác vận chuyển bê tông. Bởi vì công tác bê tông là công tác chính trong dây truyền công nghệ bê tông cốt thép toàn khối. Nó đòi hỏi tính thi công liên tục cao để đảm bảo sự toàn khối, nên việc vận chuyển vữa bê tông cũng đòi hỏi phải được ưu tiên hàng đầu. Thường có hai phương pháp vận chuyển đứng trong thi công nhà nhiều tầng:

• Một là, sử dụng phương tiện vận chuyển chuyên dụng cho công tác bê tông (chỉ dùng vận chuyển bê tông): máy bơm bê tông, vận thăng kết hợp xe cải tiến, … Còn các công tác khác: cốp pha và cốt thép, thì được vận chuyển bằng phương tiện vận chuyển đứng đa dụng như: cần trục, tời điện, ...
• Hai là, dùng chung một loại phương tiện vận chuyển đứng đa dụng để phục vụ vận chuyển cho cả ba công tác: bê tông, cốp pha và cốt thép.

Lựa chọn sơ bộ cần trục tháp theo quy mô của công trình:

• Loại cần trục tháp trụ tháp quay-chạy trên ray-đối trọng thấp, thích hợp cho các công trình có dạng mặt bằng chạy dài, số tầng không nhiều lắm.
• Loại cần trục tháp tự hành cũng tương tự như loại cần trục tháp trụ tháp quay-chạy trên ray-đối trọng thấp, thích hợp cho các công trình có dạng mặt bằng chạy dài, số tầng không nhiều lắm.
• Loại cần trục tháp cần quay-trụ tháp cố định-đối trọng trên, thích hợp cho cả các công trình dạng tháp cao tầng lẫn nhà nhiều tầng thông thường, nhưng dạng mặt bằng của tất cả các công trình đó là hình chữ nhật ngắn hoặc gần vuông.
• Loại cần trục tháp tự leo trong lồng thang máy, thích hợp cho các công trình tháp cao tầng mặt bằng có dạng tập trung (vuông vức). Cần trục tháp sẽ được bố trí ở giữa lõi công trình.

Lựa chọn sơ bộ máy bơm bê tông:

• Loại máy bơm bê tông di động thích hợp cho các công trình nhà nhiều tầng số tầng không nhiều lắm.
• Các công trình nhà cao tầng thường phải sử dụng máy bơm bê tông tĩnh.

Dùng cần trục tháp vận chuyển hỗn hợp phục vụ cho cả ba công tác: cốp pha, cốt thép và bê tông.

Sau khi đã lựa chọn sơ bộ loại cần trục tháp, cần tiến hành lựa chọn chi tiết các thông số cần trục, là sức trục, chiều cao nâng vật và tầm với, theo các thông số tương ứng mà công trình đòi hỏi cần trục tháp phải đáp ứng. Đối với tất cả các loại cần trục tháp, thông số chiều cao nâng vật thường độc lập tương đối với hai thông số cơ bản khác là sức trục và tầm với, được lựa chọn đồng thời với sức trục. Thông số sức trục là thông số chính được lựa chọn, trước thông số tầm với, theo nhu cầu vận chuyển công tác bê tông (công tác chính). Thông số tầm với là thông số phụ thuộc vào sức trục, sẽ được kiểm tra sau khi chọn lựa và bố trí được cần trục.

Ở đây, trọng lượng nâng yêu cầu (sức trục yêu cầu), mà việc thi công công trình đòi hỏi cần trục tháp phải đáp ứng, chính là trọng lượng lớn nhất của một lần vận chuyển bê tông, tức là trọng lượng một hộc vận chuyển (tức là thùng đổ bê tông hay còn gọi là phễu đổ bê tông (concrete hopper hay concrete bucket)) chứa đầy vữa bê tông (kể cả bì), đổ vào cốp pha mà cốp pha vẫn chịu đựng được theo thiết kế. Như vậy, việc chọn loại thùng đổ bê tông, theo dung tích thùng, cần phải tương ứng với tải trọng đổ bê tông. Trong phần thiết kế cốp pha, chúng ta đã sơ bộ lựa chọn thùng đổ thông qua một dải phân bố dung tích thùng theo tải trọng đổ bê tông tiêu chuẩn dùng để thiết kế cốp pha, (như sau: thùng cỡ nhỏ V < 0,2 m³ tương ứng với tải trọng đổ bằng 200 kG/m²; thùng cỡ vừa V = 0,2-0,8 m³ tương ứng với tải trọng đổ bằng 400 kG/m²; thùng cỡ lớn, trên 0,8 m³, V = 0,8-1,0 m³ tương ứng với tải trọng đổ bằng 600 kG/m²). Đến lúc này cần phải lựa chọn chính xác một cỡ thùng đổ bê tông trong dải phân bố đó, và dùng nó để tính trọng lượng nâng yêu cầu (sức trục yêu cầu). Do đó, sức trục yêu câu chính là trọng lượng (cả bì) của thùng đổ bê tông, đã được chọn như trên, chứa đầy vữa bê tông, được vận chuyển đến đổ ở góc xa nhất của mặt bằng công trình so với vị trí đứng của cần trục (tức là tầm với yêu cầu). Các loại thùng đổ bê tông (phễu đổ bê tông) phải tra theo các kích cỡ của các nhà cung cấp máy xây dựng. Ở Việt Nam, có thể tham khảo các hãng như: Hòa Phát,... (xem thêm phần ví dụ một số loại thùng đổ thông dụng cho đổ cột, dầm, sàn nhà nhiều tầng).

Trong phương pháp vận chuyển này, các công tác cốp pha và cốt thép không được lấy làm công tác chính để lựa chọn thông số cần trục. Trọng lượng mỗi mã cẩu phục vụ cho các công tác này được lấy tương ứng với trọng lượng một mẻ vận chuyển bê tông (trọng lượng cả bì của một thùng đổ bê tông đầy vữa). Khối lượng vận chuyển các công tác này trong mỗi ca, được phân bố xen kẽ với khối lượng vận chuyển của công tác bê tông trong ca đó. Chiều cao nâng vật yêu cầu của việc thi công công trình chính là chiều cao công tác yêu cầu để đưa hộc bê tông vào đổ ở tầng mái của nhà.

Như vậy, sau khi chọn sơ bộ loại cần trục tháp, việc tiếp theo trong chọn lựa cần trục tháp là xác định hai thông số sức trục và chiều cao nâng của cần trục theo 2 điều kiện sau:

Q_ct = Q_min ≥ Q_yc = k₁k₂Vγ_b

H_ct = H_max ≥ H_yc = H_c.tácmax = H_nhà + h₁ + h₂ + h₃

• H_nhà là cao độ cốp pha sàn mái. (m)
• Q_ct là thông số sức trục của cần trục tháp được chọn lựa, chính là bằng tải trọng nâng nhỏ nhất mà cần trục có khả năng cẩu được khi vị trí xe con nằm tại đầu mút tay cần Q_min. (tấn)
• H_ct là thông số chiều cao nâng của cần trục tháp được lựa chọn. (m)
• h₁ là chiều cao đưa thùng chứa bê tông qua lan can giáo công tác tầng mái vào vị trí đổ. (m)
• h₂ là chiều cao thùng chứa vữa. (m)
• h₃ chiều cao thiết bị treo buộc thùng đổ vào móc cẩu (quang treo). (m)
• V là dung tích thùng đổ. (m³)
• k₁ là hệ số đầy vơi, k₁ = 0,90-0,95. Điều 6.3.3. tiêu chuẩn TCVN 4453:1995 nói rằng: "Khi dùng thùng treo để vận chuyển hỗn hợp bê tông thì hỗn hợp bê tông đổ vào thùng treo không vượt quá 90-95% dung tích thùng."
• k₂ là hệ số trọng lượng vỏ thùng, có thể lấy k₂ = 1,2-1,3 hoặc tính trực tiếp qua tỷ số giữa trọng lượng thùng vữa bê tông kể cả bì trên trọng lượng tịnh vữa bê tông.
• γ_b là trọng lượng riêng của vữa bê tông, γ_b = 2,5 tấn/m³.

Từ đó ta có được một nhóm cần trục tháp đáp ứng được hai thông số yêu cầu trên (sơ tuyển). Tiếp theo tiến hành bố trí từng cần trục đã sơ tuyển trên (với các thông số chế tạo của chúng), trong mặt bằng thi công, theo điều kiện tầm với như sau:

• Trong trường hợp cần trục tháp trụ tháp quay-đối trọng dưới-chạy trên ray và các loại cần trục tháp tự hành khác, thì R_ctmax = R(Q_min) ≥ R_yc = B_nhà + B_máy.

• R_yc là tầm với tới điểm xa nhất của công trình đòi hỏi cần trục phải đảm bảo phục vụ được. Trong trường hợp cần trục chạy trên ray, cần trục có thể di chuyển tịnh tiến song song công trình trên ray tới điểm đứng trực diện với điểm góc xa nhất của công trình. Do đó, R_yc chính là khoảng cách từ điểm phục vụ xa nhất đó đến trục ray (trục bố trí máy): R_yc = B_nhà + B_máy.
• B_nhà = B_nha là kích thước bề ngang nhà. (m)
• B_máy = B_may là khoảng cách từ trục bố trí máy đến trục định vị biên của nhà ở phía gần cần trục nhất. Trường hợp cần trục tháp loại trụ tháp quay-đối trọng thấp, do phải đảm bảo tránh va chạm đối trọng vào giáo công tác phía mặt công trình, khi cần trục quay lộn cần ra phía sau để cẩu vật liệu, thì B_máy = B_giáo + B_at + B_đtr
• B_giáo là khoảng cách từ mép ngoài giáo công tác đến trục định vị biên của công trình, có kể đến bề nửa bề dầy của kết cấu biên nhà, thường bằng khoảng 1,5-1,8 m.
• B_at là khoảng khe hở an toàn giữa vị trí đối trọng khi quay vào trong phía công trình hay khoảng hở giữa trụ tháp cố định với mép công trình, thường bằng khoảng 0,8-1,2 m.
• B_đtr là khoảng cách mép ngoài đối trọng đến tâm cần trục (tâm ray). Đây là một thông số cần trục được tra theo lý lịch máy.

Loại cần trục tháp tự hành cũng được lựa chọn tương tự như loại cần trục tháp trụ tháp quay-chạy trên ray-đối trọng thấp.

Khi R_ctmax = R_yc, thì mọi điểm trên trục định vị biên dọc nhà nằm ở phía xa cần trục đều là điểm phục vụ xa nhất, với tầm với lớn nhất. Tay cần của cần trục khi phục vụ cho các điểm này phải vuông góc với đường trục ray. Đường ray phải được kéo dài suốt dọc chiều dài của nhà.

Còn khi R_ctmax > R_yc, thì chỉ có 2 điểm góc xa của mặt bằng nhà mới là những điểm phục vụ xa nhất. Tay cần của cần trục tháp dài hơn tầm với yêu cầu, nên không cần thiết phải bố trí ray ra tới hai trục đầu hồi nhà, chỉ cần bố trí ray lui vào, tới các vị trí đứng mà cần trục vẫn vươn tới các điểm phục vụ xa nhất đó với bán kính quay bằng R_ctmax. Chiều dài mỗi đoạn ray có thể bớt đi được ở hai trục đầu hồi, so với khi R_ctmax = R_yc, được tính theo công thức sau: L_{bớt ray} = ${\sqrt {R_{ctmax}^{2}-(B_{nha}+B_{may})^{2}}}$ - L_máy/2

• Trong trường hợp cần trục tháp trụ tháp cố định-tay cần quay-đối trọng trên, thì B_máy = B_at + B_tr.máy

và R_ctmax = R(Q_min) ≥ R_yc = ${\sqrt {L_{nha}^{2}/4+(B_{nha}+B_{may})^{2}}}$

• L_nhà = L_nha là kích thước bề dài nhà.
• B_tr.máy là nửa bề rộng đế trụ tháp. Đây là một thông số cần trục được tra theo lý lịch máy.

• Trong trường hợp cần trục tháp tự leo trong lồng thang máy:

Vị trí đứng của cần trục tháp đã được xác định là ở giữa lõi công trình. Tầm với yêu cầu đối với cần trục lại phụ thuộc vào vị trí tập kết vật liệu cốt thép, thiết bị cốp pha tại chân công trình và vị trí trạm trộn bê tông trên mặt bằng công trường.

Dùng máy bơm để vận chuyển bê tông, cần trục tháp vận chuyển cốp pha và cốt thép

Ở phương pháp này, công tác bê tông được ưu tiên vận chuyển bằng phương tiện chuyên dụng. Cần trục tháp được san bớt nhiệm vụ, chỉ còn vận chuyển cho hai công tác cốp pha và cốt thép. Việc xác định sức trục yêu cầu đối với cần trục tháp có khác biệt với phương pháp trên.

Trọng lượng của một mẻ cẩu cốp pha hay cốt thép phụ thuộc vào việc thiết kế sức chứa của sàn đón vật liệu (nếu dùng cốp pha rời), hoặc là trọng lượng của cấu kiện cốp pha tấm lớn (nếu dùng cốp pha tấm lớn như: cốp pha bay, ...).

Điều 2.4. tiêu chuẩn TCXD 200-1997 Nhà cao tầng: kỹ thuật về bê tông bơm nói rằng: Hỗn hợp bơm bê tông có kích thước hạt tối đa không lớn hơn 0,33 đường kính trong nhỏ nhất của ống dẫn đối với đá dăm và 0,4 đối với sỏi.

Cốt liệu lớn dùng cho vữa bê tông thông thường có đường kính lớn nhất thường khoảng 10-40 mm thích hợp với các loại đường kính ống bơm từ 125-150 mm trở lên, theo điều 3.2. tiêu chuẩn TCXD 200-1997.

Theo cuốn Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng-tập II, của tác giả người Trung Quốc-Triệu Tây An, thì quan hệ giữa đường kính ống bơm tối thiểu với đường kính cốt liệu lớn nhất được lựa chọn theo bảng sau:

Đường kính cốt liệu max	Đường kính nhỏ nhất của ống
20 mm 25 mm 40 mm (riêng với sỏi)	100 mm (4" = 4 inches) 100 mm (4" = 4 inches) 125 mm (5" = 5 inches)

Đường ống bơm đặt thẳng đứng, ống bơm thu nhỏ tiết diện dạng hình côn, ống cong đổi hướng gây ra những cản trở trong vận chuyển vữa hơn so với đường ống thẳng đặt nằm ngang (giảm áp lực, giảm vận tốc lưu chuyển, có thể gây tắc,...). Để lựa chọn ống bơm bê tông, các loại ống này được quy đổi từng đơn vị chiều dài (1 mét) ra một số lượng mét ống thẳng đặt nằm ngang nhất định, sao cho tương đương về độ tổn hao áp lực bơm và vận tốc lưu chuyển vữa. Trong cuốn Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng-tập II, Triệu Tây An đưa ra một bảng quy đổi tương đương về ống ngang của các loại ống trên như sau:

Loại ống	Đơn vị chuyển đổi	Đường kính của ống	Chiều dài ống ngang quy đổi
Ống đứng hướng lên Ống đứng hướng lên Ống đứng hướng lên Ống thu nhỏ hình côn Ống thu nhỏ hình côn Ống thu nhỏ hình côn Ống cong (cút) 90 độ Ống cong (cút) 90 độ Ống mềm cao su	1 m ống đứng 1 m ống đứng 1 m ống đứng 1 m ống côn 1 m ống côn 1 m ống côn 1 cút bán kính R = 5 m 1 cút bán kính R = 10 m 1 thanh 3-5 m	100 mm (4" = 4 inches) 125 mm (5" = 5 inches) 150 mm (6" = 6 inches) 175 mm (7") --> 150 mm (6") 150 mm (6") --> 125 mm (5") 125 mm (5") --> 100 mm (4") - - -	4 m ống ngang 5 m ống ngang 6 m ống ngang 4 m ống ngang 7" 10 m ống ngang 6" 20 m ống ngang 5" 12 m ống ngang 9 m ống ngang 30 m ống ngang

Lựa chọn bơm bê tông sơ bộ theo năng lực bơm tối đa: n_máyQ_{ca max}k_sd = 8n_máyQ_maxk_sd > Q_yc = Q_tầng

• n_máy số lượng máy bơm cùng loại sử dụng cho công trình (máy)
• Q_max năng suất tối đa của máy có thể thực hiện được (là thông của máy bơm) (m³/h)
• Q_{ca max} sức bơm lớn nhất của máy bơm. (m³)
• k_sd hệ số sử dụng máy bơm, k_sd = 0,4-0,8
• Q_yc khối lượng bê tông mà công trình yêu cầu hệ thống máy bơm đáp ứng trong ca làm việc (8 tiếng). (m³)
• Q_tầng khối lượng bê tông của một tầng sàn. (m³)

Lựa chọn, bố trí thiết bị máy móc phụ trợ và phối hợp chúng với các máy móc chủ đạo

Lựa chọn máy trộn

Việc lựa chọn máy trộn cần phải tương thích với máy móc chủ đạo (máy vận chuyển theo phương đứng) về dung tích hiệu dụng và năng lực. Dung tích hiệu dụng thùng đổ bê tông thường phải là bội số hoặc tốt nhất là bằng với dung tích trộn hiệu dụng của máy trộn. Nếu khối lượng của mẻ đổ bằng bội số của mẻ trộn, thì cần trục phải mất thêm thời gian chờ đợi giữa các lần xả máy trộn, để giảm thời gian này thì cần nhiều hơn một máy trộn cùng loại.

Sau khi chọn được máy trộn theo dung tích hiệu dụng, cần bố trí máy trộn trong tầm hoạt động của cần trục tháp nhưng nằm gần bãi tập kết vật liệu: cát, đá, xi măng, sao cho khoảng cách vận chuyển từ nơi trộn đến nơi đổ là nhỏ nhất, để tăng năng suất của cần trục.

Tính năng suất cần trục tháp

Năng suất ca làm việc của cần trục tháp là tích số giữa tải trọng nâng trung bình của cần trục tháp với số lần làm việc hữu hiệu của cần trục tháp trong một ca làm việc. N_ca = (k_qQ)(k_tgn) = (k_qQ)(k_tg(8*3600/T_ck)) (tấn/ca)

T_ck = t_nạp + t_nâng + 2t_dichuyển + 2t_quay + 2t_tầmvới + t_xả + t_hạ

• Q là tải trọng nâng một lần làm việc cần trục tháp, tức là trọng lượng của một mã cẩu trung bình. (tấn)
• t_nâng = (H_nhà + h₁ + h₂ + h₃)/v_nâng là thời gian nâng vật cẩu (thùng chứa vữa, cấu kiện cốt thép hay cốp pha). (s)
• t_hạ = (H_nhà + h₁ + h₂ + h₃)/v_hạ là thời gian hạ vật cẩu (thùng chứa vữa, cấu kiện cốt thép hay cốp pha). (s)
• t_dichuyển = l₀/v_dichuyển là thời gian di chuyển cần trục tháp trên ray.
• t_quay = α/(6n_quay ) là thời gian quay tay cần từ vị nâng (cửa xả của máy trộn, kho bãi gia công cốp pha và cốt thép) đến vị trí hạ (vị trí đổ bê tông, sàn đón vật liệu). (s)
• t_tầmvới = l₁/v_tầmvới là thời gian thay đổi tầm với (thời gian di chuyển xe con trên cánh tay cần). (s)
• t_xả là thời gian xả hàng của cần trục tháp (thời gian trút bê tông vào khuôn hay thời gian hạ cấu kiện cốp pha hoặc cốt thép). (s)
• t_nạp là thời gian lắp một mẻ cẩu vào cần trục, bao gồm các thời gian: xả bê tông từ máy trộn vào thùng đổ bê tông, treo thùng đổ vào móc cẩu. (s)
• v_nâng là vận tốc nâng của cần trục tháp, được tra theo lý lịch máy. (m/s)
• v_hạ là vận tốc hạ của cần trục tháp, được tra theo lý lịch máy. (m/s)
• v_dichuyển là vận tốc di chuyển cần trục tự hành hay tịnh tiến trên ray. (m/s)
• n_quay là vận tốc quay của cần trục tháp. (vòng/phút)
• v_tầmvới là vận tốc di chuyển xe con trên cánh tay cần. (m/s)
• k_tg là hệ số sử dụng thời gian.
• k_q là hệ số sử dụng sức trục.
• l₀ là quãng đường di chuyển cần trục tháp trên ray. Việc tính năng suất nên tính toán với vị trí đứng của cần trục nằm ở trung tâm nhà (đặc biệt là loại cần trục chạy trên ray). Khi đó quãng đường di chuyển cần trục trên ray đến vị trí phục vụ xa nhất là nửa chiều dài của hệ thống ray. l₀ = (L_nhà - 2L_{bớt ray})/2. Các loại cần trục tháp cố định tại một vị trí mặt bằng thì l₀ = 0. (m)
• l₁ là quãng đường di chuyển xe con trên cánh tay cần của cần trục tháp, để cẩu bê tông từ máy trộn đến vị trí đổ, cốp pha và cốt thép từ bãi gia công vào vị trí lắp đặt. Quãng đường này bằng hiệu số giữa tầm với phục vụ tại vị trí xa nhất R_max với tầm với tại vị trí nâng (là tầm với nhỏ nhất trong các tầm với đến các vị trí đặt máy trộn, kho bãi gia công cốp pha hay cốt thép, khi cần trục đứng ở trung tâm nhà). (m)
• α là góc quay tay cần lớn nhất từ vị trí nâng đến vị trí hạ để phục vụ được cho mọi điểm của mặt bằng công trình. Góc này thường được lấy bằng góc hợp bởi vị trí tay cần thẳng góc với công trình, khi cần trục nằm ở trung tâm nhà, với hướng tay cần khi cần trục quay ra phía máy trộn hay kho bãi gia công cốp pha hoặc cốt thép (là góc quay lớn nhất trong 3 góc quay cần trục phục vụ cho các công tác cốp pha, cốt thép và bê tông).

Trong thực tế hoạt động của cần trục, có thể tăng năng suất vận chuyển của cần trục bằng cách đồng thời cùng thực hiện nhiều động tác di động của các bộ phận cần trục một lúc (ví dụ như: đồng thời vừa nâng mã cẩu, vừa quay tay cần, vừa di chuyển xe con và tịnh tiến cần trục trên ray). Tuy nhên khi thiết kế biện pháp, phải sử dụng năng suất nhỏ nhất khi các thao tác cần trục được thực hiện độc lập và tuần tự.

Tính toán khối lượng các công tác cốp pha, cốt thép và bê tông cho mỗi tầng nhà (điển hình)

Theo yêu cầu của từng công tác chuyên môn trong thi công bê tông toàn khối, và theo công nghệ thi công, mà phải tiến hành tính toán khối lượng công tác cho phù hợp. Các công tác đổ bê tông, thì tính toán khối tích của các kết cấu bê tông theo đơn vị tính là m³. Các công tác lắp dựng cốt thép thì tính theo trọng lượng kết cấu cốt thép, đơn vị tính là tấn. Các công tác cốp pha thì tính theo diện tích bề mặt sử dụng cốp pha, đơn vị tính là m².

Tùy theo các công nghệ thi công khác nhau: một đợt, 2 đợt, 3 đợt hay 2 đợt đặc biệt, thì có thể gộp hay tách riêng khối lượng của các công tác chuyên môn thành khối lượng công tác chuyên môn quy đổi (bằng hệ số tỷ lệ định mức).

Tuy nhiên, khối lượng công tác của công việc đúc bê tông của các kết cấu giao nhau, dù thi công theo công nghệ nào, cũng phải được phân chia theo vị trí mạch ngừng nằm ngang, để phù hợp với biện pháp thi công và định mức lao động cho từng loại kết cấu bê tông cốt thép. Kết cấu cột hay tường thì được tính khối lượng công tác đúc bê tông tới cao độ đáy dầm chính, (không kể đến phần cột hay vách, giao với dầm và sàn). Kết cấu dầm chính và dầm phụ phải được tính khối lượng công tác đúc bê tông tới cao độ nách dầm, (phần dầm giao với sàn không được kể đến, vì phần này có biện pháp thi công và định mức lao động giống với việc đúc bê tông sàn). Kết cấu sàn được tính khối lượng công tác đúc bê tông với toàn bộ diện tích sàn tầng với bề dầy của sàn, (kể cả phần sàn giao với các kết cấu dầm chính, dầm phụ, cột và tường).

Phân chia phân khu thi công bê tông

Việc phân đoạn thi công sàn sườn toàn khối lần lượt được xác định theo những điều kiện sau:

• Kích thước của phân khu bê tông phải đảm bảo cho việc đúc bê tông trong phân khu được liên tục, đảm bảo tính toàn khối của kết cấu, phù hợp với năng lực của máy móc (đặc biệt là các máy thi công chủ đạo) và nhân lực thi công.

L_pk ≤ (k₁(T₀ - T_ck - T_đ)${\sqrt {V/h}}$)/T_ck (1)

Trong đó:

• V là dung tích hiệu dụng của thùng (khi dùng cần trục) hoặc xe bồn (khi dùng máy bơm bê tông) vận chuyển vữa bê tông đổ vào khuôn

• T₀ là thời gian bắt đầu ninh kết của vữa bê tông, tính từ khi vữa bê tông ra khỏi trạm trộn. Thời gian này phụ thuộc vào điều kiện thời tiết môi trường đổ bê tông (nhiệt độ môi trường), mùa hè thì thời gian này ngắn, mùa đông thì dài, và thường trong khoảng 1,0-2,25 giờ đối với bê tông không phụ gia dùng xi măng Poóclăng (chính là thời gian ngừng nghỉ cho phép khi đổ bê tông).

• T_ck là thời gian chu kỳ vận chuyển một mẻ vữa (là lượng vữa vận chuyển bằng thùng hoặc xe vận chuyển bê tông), từ nơi trộn đến khi đổ vào khuôn.
• T_đ là thời gian đầm xong một mạch đầm ở vị trí tiếp giáp giữa hai mẻ đổ.

• δ_s = h là chiều dầy trung bình quy đổi của kết cấu sàn hay sàn sườn bê tông toàn khối, δ_s = (V_s + V_dĐ_s/Đ_d)/LB

• V_s là tổng khối lượng bê tông sàn của mỗi tầng (m³)

• V_d là tổng khối lượng bê tông dầm của mỗi tầng (m³)

• Đ_s là định mức lao động cho công tác đổ bê tông sàn (m³/công)

• Đ_d là định mức lao động cho công tác đổ bê tông dầm (m³/công)

• L là chiều dài nhà (m)

• B là chiều rộng nhà (m)

• k₁ là hệ số vận chuyển vữa bê tông không đồng đều (hệ số đầy vơi), k₁ = 0,9-0,95

• L_pk là kích thước phân khu bê tông dọc theo hướng đổ bê tông chính (là hướng phát triển của hàng các mẻ đổ bê tông - hướng của luống bê tông), lớn nhất có thể đạt được mà vẫn đảm bảo điều kiện thi công bê tông liên tục.

• Tổng khối lượng các công tác đổ bê tông, lắp dựng cốt thép, lắp cốp pha trong mỗi một tầng (cũng là tổng khối lượng vật liệu và thiết bị để thi công mỗi tần mà cần trục tháp phải vận chuyển) phải được chia thành các phần khối lượng phân khu phù hợp với năng lực thi công của máy móc (đặc biệt là các máy thi công chủ đạo) và nhân lực, làm việc trong một ngày hoặc ca làm việc.

n_pkQ^yc_pk = n_pk*1,0*N_Ca ≥ (Q^BT_Tầng*k₂) + Q^CT_Tầng + G^CP_Tầng = (V^BT_Tầng*γ_b*k₂) + Q^CT_Tầng + (Q^CP_Tầng*g_CP) = (C^BT_Tầng*γ_b*k₂)/Đ_BT + C^CT_Tầng/Đ_CT + (C^CP_Tầng*g_CP)/Đ_CP

Từ đó số phân khu được xác định theo công thức:

n_pk ≥ (V^BT_Tầng*k₂*γ_b)/N_Ca + Q^CT_Tầng/N_Ca + G^CP_Tầng/N_Ca = (C^BT_Tầng*γ_b*k₂)/(Đ_BT*1,0*N_Ca) + C^CT_Tầng/(Đ_CT*1,0*N_Ca) + (C^CP_Tầng*g_CP)/(Đ_CP*1,0*N_Ca) (2)

Trong đó:

• Q^yc_pk là tổng khối lượng yêu cầu cần trục tháp vận chuyển trên các phân khu công tác trong một ca làm việc của cần trục tháp (tấn).
• N_Ca là năng suất hiệu dụng của cần trục trong một ca làm việc hỗn hợp ((tấn/ca)
• V^BT_Tầng là tổng khối lượng thể tích công tác đổ bê tông của mỗi tầng (m³).
• Q^BT_Tầng là tổng khối lượng công tác đổ bê tông của mỗi tầng (cần cần trục vận chuyển) (tấn).
• k₂ là hệ số kể đến trọng lượng tăng thêm của vỏ thùng đổ vào mỗi mẻ đổ trong một ca làm việc.
• Q^CT_Tầng là tổng khối lượng công tác cốt thép của mỗi tầng (tấn).
• G^CP_Tầng là tổng trọng lượng cốp pha của mỗi tầng (tấn).
• g_CP là tỷ trọng giữa trọng lượng toàn bộ cốp pha của tầng quy ra trên diện tích bề mặt ván khuôn (tấn/m²).
• Q^CP_Tầng là tổng trọng lượng công tác cốp pha của mỗi tầng (diện tích bề mặt ván khuôn) (m²).
• Đ_BT là định mức lao động trung bình quy đổi của công việc đổ bê tông (thường lấy định mức bê tông sàn, vì khối lượng công tác là lớn) (công/m³).
• Đ_CT là định mức lao động trung bình quy đổi của công việc lắp đặt cốt thép (thường lấy định mức cốt thép sàn, vì khối lượng công tác là lớn) (công/tấn).
• Đ_CP là định mức lao động trung bình quy đổi của công việc lắp dựng cốp pha (thường lấy định mức cốp pha sàn, vì khối lượng công tác là lớn) (công/m²).

Khi đổ bê tông bằng bơm bê tông chuyên dụng, thì điều kiện (2) trở thành việc xác định số lượng phân khu (phân đoạn) thi công bê tông cốt thép sàn sườn toàn khối như sau: n_pk = Q^BT_Tầng/N^BT_Ca.

Điều kiện (1) trên được xem xét với giả thiết kích thước mặt sàn công trình theo cả hai phương mặt bằng là vô hạn. Nhưng thực tế kích thước công trình là có giới hạn. Trường hợp bề ngang nhà B > B_pk, thì kích thước phân khu hoàn toàn được xác định theo hai điều kiện trên, L_pk và B_pk lần lượt nằm dọc theo chiều dọc và chiều ngang nhà, mỗi phân khu có 2 cạch phải để mạch ngừng: một mạch dọc nhà, một mạch ngang nhà. Trong trường hợp, bề ngang của nhà B < B_pk vừa được chọn theo điều kiện (2), thi xoay hướng đổ chính vuông góc lại, sao cho hướng của hàng các mẻ đổ chạy song song với bề ngang nhà. Khi đó, có 2 khả năng xảy ra:

• B > L_pk, thì phải bố trí thêm một mạch ngừng dọc nhà (như khi B > B_pk), và mỗi ca đổ bê tông (8 tiếng) có khoảng 3-8 hàng mẻ đổ.
• B ≤ L_pk, thì lựa chọn L_pk = B, mỗi phân khu chỉ có một phía cạnh phải để mạch ngừng, và lúc này kích thước lớn nhất của phân khu dọc theo chiều dài nhà lại là B_{pk max} = N^BT_Ca/(δ_sB).

• Vị trí mạch ngừng giữa các phân đoạn thi công phải đảm bảo bố trí đúng quy phạm thi công (TCVN 4453:1995), tránh những chỗ chịu lực xung yếu của kết cấu sàn sườn bê tông toàn khối.

Mạch ngừng theo phương đứng trong sàn sườn được để như sau:

Các vùng có thể bố trí mạch ngừng đứng, cắt qua dầm chính (gạch chéo đỏ) và cắt qua dầm phụ (gạch chéo xanh).

• Khi hướng đổ bê tông song song với dầm phụ, tức mạch ngừng cắt qua dầm phụ, thì mạch ngừng có thể bố trí tại bất kỳ tiết diện nào nằm trong đoạn 1/3 chính giữa của nhịp dầm phụ L_dp đồng thời cũng là nhịp bản theo phương dầm phụ L_b1 (nhịp bản chính là nhịp dầm phụ). Ở các vị trí này lực cắt trong cả bản và dầm phụ đều nhỏ.
• Khi hướng đổ bê tông song song với dầm chính, tức là mạch ngừng cắt qua dầm chính, thì mạch ngừng có thể bố trí tại bất kỳ tiết diện nào, mà: vừa nằm trong đoạn 1/2 chính giữa nhịp dầm chính L_dc, vừa nằm trong đoạn 1/2 chính giữa nhịp bản theo phương dầm chính L_b2 (nhịp bản có thể không trùng với nhịp dầm chính). Ở các vị trí này lực cắt trong cả bản và dầm chính đều nhỏ. Tuy nhiên, tùy theo mặt bằng kết cấu mà vùng để được mạch ngừng trong trường hợp này có thể không có, và nếu có thì mạch ngừng lại cắt qua nhịp làm việc chính của hê thống kết cấu, cho nên cần hạn chế để mạch ngừng kiểu này, hãy cố gắng đổ bê tông song song dầm phụ để mạch ngừng cắt qua dầm phụ.

Mạch ngừng phải cấu tạo thẳng đứng, vuông góc với trục dầm, và được tạo thành nhờ khuôn mạch ngừng loại thành đứng.

Mạch ngừng nằm ngang trong hệ dầm liền sàn (sàn sườn): Khi phải bố trí mạch ngừng theo phương ngang, thì mạch ngừng thường được đặt ở dầm tại vị trí dưới nách dầm (nơi tiếp giáp giữa dầm với sàn) khoảng 20 - 30 mm. Trong trường hợp dầm cao > 800 mm, nếu đúc bê tông liên tục thì để tránh sự co ngót ban đầu của vữa bê tông, khi đổ bê tông tới cách nách dầm 20 - 30 mm, ta cần phải tạm nghỉ để bê tông kịp co ngót rồi mới đổ tiếp tới sàn, nhưng cũng không lâu quá thời điểm bắt đầu ninh kết của bê tông. Do vậy sẽ không hình thành mạch ngừng nằm ngang, việc đúc bê tông không được coi là gián đoạn.

Mạch ngừng nằm ngang trong các kết cấu đứng (cột, vách,...) và giữa các kết cấu đứng với sàn sườn: về nguyên tắc có thể để tại bất kỳ tiết diện nào của kết cấu đứng, vì các nội lực có thể có trong các kết cấu đứng là mô men uốn (thì trung tính với mạch ngừng), còn lực cắt (gây trượt dọc bề mặt mạch ngừng, có hại cho phần kết cấu tại mạch ngừng) và lưc nén dọc (gây ra lực ma sát ngăn cản sự trượt dọc theo bề mặt mạch ngừng, có lợi cho phần kết cấu tai vị trí mạch ngừng) thì sẽ triệt tiêu ảnh hưởng của nhau. Do đó, để thuận tiện cho thi công, thường để loại mạch ngừng tại vị trí chân kết cấu đứng (ngay trên mặt sàn) và vị trí ngọn của kết cấu đứng (vị trí tiết diện dưới đáy dầm chính).

Các yêu cầu kỹ thuật về mạch ngừng thi công sàn sườn bê tông toàn khối trên, được luật hóa ở các điều 6.6.5 và 6.6.7 trong Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453:1995. Điều 6.6.7 nêu rằng:

• Khi đổ bê tông tấm sàn có sườn theo hướng song song với dầm phụ thì mạch ngừng thi công bố trí trong khoảng 1/3 đoạn giữa nhịp của dầm.
• Khi đổ bê tông theo hướng song song với dầm chính thì mạch ngừng thi công bố trí trong hai khoảng giữa của nhịp dầm và sàn (mỗi khoảng 1/4 nhịp).

Tới đây, kích thước phân khu lại được hạn chế lại, một cách chính xác hơn: mỗi phân khu nằm lọt giữa các vị trí mạch ngừng đứng, với khoảng cách nhỏ hơn các kích thước đã được xác định theo điều kiện (1) và (2) ở trên.

• Số lượng phân khu phải là tối thiểu, để giảm tối đa số lượng mạch ngừng-nơi kết cấu bê tông toàn khối bị giảm yếu.

• Tổng khối lượng bê tông của các phân khu có độ chênh lệch không quá 25%, đảm bảo năng lực thi công của máy móc và nhân lực ổn định. Nguyên tắc này đảm bảo có thể tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền nhịp nhàng (nhịp dây chuyền hằng số k = const). Nếu khối lượng các phân khu vượt hơn điều kiện này thì vẫn có thể tổ chức theo dây chuyền nhưng là dây chuyền không nhịp nhàng.

• Chiều dài của mạch ngừng phải bố trí ngắn nhất, độ gấp khúc của mạch ngừng là nhỏ nhất.

• Hình dạng của các phân đoạn phải đảm bảo ổn định trong giai đoạn thi công, ngay cả khi phân đoạn còn đứng riêng lẻ.

Tuy nhiên, nếu số lượng phân đoạn (phân khu) đủ lớn, tức là lớn hơn số dây chuyền đơn vị (công việc chuyên môn) (kể cả các dây chuyền "chờ đợi công nghệ"), thì có thể tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền. Còn nếu lượng phân đoạn không đủ lớn thì tổ chức thi cônng theo sơ đồ mạng (tức là Phương pháp Đường găng (còn gọi là phương pháp tổ chức theo công việc trọn gói)) hay tổ chức thi công theo phương pháp tổ chức theo tổ đội lao động chuyên nghiệp.

Điều kiện tháo dỡ cốp pha

Tháo dỡ cốp pha tạo hình (cốp pha không chịu lực)

Theo điều 3.6.2 TCVN 4453:1995, khuôn đúc bê tông tạo hình (tức cốp pha tạo hình hay cốp pha không chịu lực sau khi bê tông đã đóng rắn) có thể được tháo dỡ khi cường độ thực tế của cấu kiện bê tông lúc đó đạt 50 (kG/cm²) trở lên. Thường thì cường độ thực tế của bê tông có thể đạt tới giá trị 50 (kG/cm²) vào khoảng 1 đến 2 ngày sau khi đổ, tùy vào mùa thi công.

Tháo dỡ cốp pha chịu lực

Khuôn đúc bê tông (cốp pha) thuộc nhóm cốp pha đáy nằm (là nhóm cốp pha chịu lực), trong giai đoạn phát triển cường độ của các kết cấu bê tông, thì phải hoàn toàn chịu lực thay cho kết cấu bê tông phần trọng lượng bản thân của kết cấu bê tông (phần tải trọng thường xuyên đã được kể đến khi tính toán kết cấu cốp pha) và có thể cả các tải trọng thi công các tầng bên trên truyền xuống (các tải trọng chất thêm (ngoài tải trọng tổ hợp khi thiết kế cốp pha), nếu không phải là tầng mái). Đối với loại cốp pha đáy nằm (cốp pha chịu lực), nếu không phải chịu các tải trọng chất thêm do thi công các tầng trên truyền xuống, thì đến thời điểm kết cấu bê tông cốt thép đạt tới giá trị cường độ mà có thể tự chịu được trọng lượng bản thân của chính kết cấu bê tông cốt thép đó, là có thể được phép tháo dỡ cốp pha đáy nằm (cốp pha chịu lực) này. Giá trị cường độ này gọi là cường độ tối thiểu để tháo dỡ cốp pha chịu lực khi không chất tải thêm, R^th.d_t.th. Giá trị này được xác định theo hệ số α (tính theo % cường độ thiết kế của kết cấu bê tông R^th.k), phụ thuộc vào độ lớn của nhịp và sơ đồ tính của kết cấu bê tông cốt thép được chế tạo: R^th.d_t.th = α(%)*R^th.k. điều kiện tháo khuôn chiu lực là cường độ bê tông tại thời điểm tháo: R^th.d ≥ α(%)*R^th.k.

• Đối với kết cấu bê tông nhịp nhỏ (L < 2m) thì α = 50%, R^th.d_t.th = 50(%)*R^th.k. (nhưng ≥ 80 kG/cm²)
• Đối với kết cấu bê tông nhịp trung bình (2m ≤ L ≤ 8m) thì α = 70%, R^th.d_t.th = 70(%)*R^th.k.
• Đối với kết cấu bê tông nhịp lớn (L > 8m) thì α = 90%, R^th.d_t.th = 90(%)*R^th.k.
• Đối với sơ đồ kết cấu dạng con-son thì α = 100%, R^th.d_t.th = 100(%)*R^th.k.

Viêc chất tải toàn bộ lên kết cấu bê tông đã tháo dỡ cốp pha chỉ được phép thực hiện khi bê tông đã đạt đến giá trị cường độ thiết kế, giá trị này thường phải sau 28 ngày tính từ lúc đúc thì mới đạt được.

Nhưng trong thi công nhà nhiều tầng, việc thi công lên cao cần đảm bảo được tiến hành liên tục cả khi bê tông chưa đạt đủ cường độ thiết kế. Việc thi công tầng trên sẽ truyền tải trong xuống chất thêm cho tầng dưới, phần tải trọng này khi bê tông chưa đủ cường độ chịu thêm chúng, thì phải được cốp pha chịu. Do đó, trong trường hợp này, đến thời điểm bê tông đạt cường độ tự chịu trọng lượng bản thân của chúng, cốp pha vẫn phải được duy trì một phần để chịu phần tải trọng chất thêm do thi công các tầng trên, thay cho bê tông, cho đến khi bê tông đạt đến giá trị cường độ thiết kế. Như vậy đến thời điểm bê tông đạt cường độ tháo dỡ tối thiểu ở trên, thì vẫn có thể tháo dỡ cốp pha, nhưng không tháo hết hoàn toàn, mà tháo từng phần rồi lắp dựng giáo chống lại một phần với khoảng cách thưa hơn gọi là các cột chống "an toàn", duy trì cho đến khi bê tông sàn sườn đat đến cường độ thiết kế thì mới tháo hết toàn bộ. Đối với dầm có nhịp > 4m, thì để lại ván đáy và các cột chống "an toàn" với khoảng cách 3m. Đối với sàn thì giữ lại hệ đà ngang và các chống "an toàn" chống lại đúng vào vị trí cũ (vị trí có cột chống tầng trên chống vào), với mật độ chống "an toàn" bằng 50% lượng giáo chống làm việc khi chưa tháo, nhưng khoảng cách chống "an toàn" phải < 3m.

Tuy nhiên, tại phân khu bê tông sàn sườn đã đạt cường độ tháo dỡ tối thiểu, nhưng ngay bên trên nó là phân khu sàn sườn tầng trên sắp hoặc đang được đúc thì toàn bộ hệ cốp pha chịu lực bên dưới chúng phải để lại nguyên vẹn không được tháo dỡ, cho đến khi phân khu sàn sườn tầng dưới đạt đến cường độ thiết kế.

Đối với nhà nhiều tầng chạy dài nhiều đơn nguyên, số lượng phân đoạn thi công bê tông sàn sườn toàn khối trong một tầng thường lớn. Mỗi phân đoạn thường được đúc bê tông trong một ngày. Nên thời gian để đúc xong một tầng thường kéo dài, từ phân đoạn đầu tiên đến phân đoạn cuối cùng cách nhau một khoảng thời gian lâu. Nên việc tháo dỡ cốp pha chịu lực không phụ thuộc nhiều vào số lượng tầng cốp pha làm việc, vì khi đúc bê tông phân đoạn cuối trong một tầng thì bê tông ở phân đoạn đầu của tầng đã đạt tới một giá trị cường độ khá lớn. Chỉ cần một số lượng tầng cốp pha đang làm việc rất nhỏ (có thể từ 1-2 tầng) cũng đảm bảo chịu được các tải trọng chất thêm do việc thi công tầng trên, do tầng bên dưới các phân đoạn bê tông sàn sườn hầu như đã đạt đến cường độ thiết kế. Khi đó, chỉ cần tuân thủ các yêu cầu về tháo dỡ cốp pha chịu lực như bên trên, mà không cần xem xét tới điều kiện an toàn "2 tầng rưỡi" dưới đây.

Đối với nhà cao tầng dạng tháp, mặt bằng tập trung, số lượng phân khu trên một tầng ít (thường ≤ 4 phân đoạn). Khi bê tông sàn sườn đạt tới được cường độ thiết kế để có thể tháo dỡ hoàn toàn cốp pha chịu lực của một tầng, thì số lượng các tầng bên trên đã và đang được thi công chồng lên tầng chuẩn bị tháo cốp pha đó là khá lớn, tải trọng chất thêm lên cốp pha cần tháo dỡ cũng khá lớn. Trong trường hợp này phải xem xét thêm một điều kiện tháo dỡ cốp pha nữa được gọi là điều kiện an toàn "2 tầng rưỡi", như sau: Cốp pha chỉ được phép bắt đầu tháo dỡ và chống "an toàn" lại tại tầng thứ 3 bên dưới kể từ tầng đang thi công đúc bê tông sàn sườn, khi cường độ bê tông của tầng thứ 3 này đạt tới cường độ tối thiểu có thể tháo dỡ cốp pha chịu lực, và chỉ được phép tháo toàn bộ cốp pha của một phân đoạn tại tầng thứ 3 này khi cường độ bê tông sàn sườn đã đạt tới cường đô thiết kế. Như vậy, bên dưới tầng đang đúc bê tông sàn sườn phải có ít nhất 2 tầng cốp pha hoàn chỉnh liên tiếp liền ngay bên dưới và một tầng cốp pha được chống lại "an toàn" (2 tầng rưỡi cốp pha).

Thời điểm để bê tông sàn sườn toàn khối đạt tới cường độ tối thiểu để có thể tháo dỡ được cốp pha chiu lực phụ thuộc vào các yếu tố sau: mùa thi công (yếu tố thời tiết của môi trường khi tháo), điều kiện dưỡng hộ tại hiện trường, và điều kiện có hay không sử dụng phụ gia. Tiêu chuẩn TCVN 4453-1995, đưa ra biểu thời điểm để bể tông đạt cường độ tháo dỡ tối thiểu (không chất tải thêm), cho bê tông không sử dụng phụ gia, tại bảng 3, TCVN 4453-1995.

Tham khảo chương 2

• Tiêu chuẩn Việt Nam, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, TCVN 4453:1995.
• Quy phạm Thủy lợi, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, QPTL-D6-78.
• Construction Methods and Management, S.W.Nunnally.
• Thi công bê tông cốt thép, Lê Văn Kiểm, nhà xuất bản Xây dựng.
• Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II, Triệu Tây An, nhà xuất bản Xây dựng.
• Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều.
• Kỹ thuật xây dựng 1-Công tác đất và thi công bê tông toàn khối của Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám-nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1998.
• Hoàn thiện lý thuyết thiết kế cốp pha và biện pháp thi công sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, Doãn Hiệu, Đề tài nghiên cứu cấp trường số 84/2008KH ĐHXD, trường Đại học Xây dựng.

CHƯƠNG III. CÁC VÍ DỤ ĐỒ ÁN

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/CHƯƠNG III. CÁC VÍ DỤ ĐỒ ÁN

Thiết kế cốp pha

Lựa chọn công nghệ thi công bê tông toàn khối hai đợt:

• Đợt 1: thi công cột (kết cấu đứng) trước và tách riêng với dầm sàn
• Đợt 2: thi công sàn đồng thời với dầm (các kết cấu nằm) tách riêng với cột.

Thiết kế cốp pha sàn

Thiết kế ván khuôn sàn bằng thép định hình

Mặt bằng công tác cốp pha dầm sàn toàn khối.

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):

• Trọng lượng kết cấu sàn bê tông dầy 15 (cm)

g_b = (0,2*0,15*2500)*1,2 = 75*1,2 = 90 (kG/m)

• Trọng lượng cốt thép sàn với hàm lượng cốt thép trong bê tông là 2%

g_t = (0,2*0,15*0,02*7850)*1,2 = 4,71*1,2 = 5,652 (kG/m)

• Trọng lượng ván khuôn sàn định hình V2015

g_v = (10,4/1,5)*1,1 = 7,0*1,1 = 7,7 (kG/m)

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):
• Hoạt tải do người và phương tiện

p_n = (0,2*250)*1,3 = 50*1,3 = 65 (kG/m)

• Hoạt tải đổ bê tông với dung tích thùng đổ chọn là 0,9 (m³), (hoạt tải đầm bê tông sàn nhỏ hơn hoạt tải đổ bê tông vào khuôn sàn).

p_đ = (0,2*600)*1,3 = 120*1,3 = 156 (kG/m) Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn sàn

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = G_tt + 0,9*P_tt = (90 + 5,652 + 7,7) + 0,9*(65 + 156) = 103,352 + 0,9*221 = 302,252 (kG/m) = 3,0225 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = G_tc = (75 + 4,71 + 7,0) = 86,71 (kG/m) = 0,867 (kG/cm)
• Đặc trưng hình học của tấm ván khuôn sàn định hình V2015: diện tích tiết diện A = 7,625 (cm²); Mô men quán tính đối với trục trung hòa tiết diện J₀: 19,0728 (cm⁴); khoảng cách trục trung hòa tới bề mặt tấm ván khuôn y₀ = 1,072 (cm), chiều dầy tấm ván khuôn là 5,5 (cm). Modul đàn hồi của của thép làm ván khuôn là E = 2100000 (kG/cm²). Do bố trí ván như trong hình vẽ các ô sàn điển hình trong ví dụ ván thép định hình: khoảng cách đà ngang(xà gồ) đỡ ván là 75 (cm), với 2 nhịp và 3 đà ngang đỡ ván dưới mỗi hàng ván, nên sơ đồ kết cấu của một tấm ván khuôn định hình là dạng dầm siêu tĩnh 2 nhịp đều nhau chịu tải trọng phân bố đều. Sơ đồ kết cấu này có các giá trị nội lực Mô men uốn cực trị và độ võng (biến dạng) cực trị như sau:

M_max = |-q₁l_v²/8| = (3,0225*752)/8 = 2125,195 (kGcm)

F_max = q₂l_v⁴/(185EJ_v) = (0,867*754)/(185*2100000*19,0728) = 27432422/(7409782800) = 0,0037 (cm)

Kiểm tra tấm ván khuôn thép định hình theo điều kiện cường độ σ = ((5,5 – 1,072)M_max)/J₀ = (5,5 – 1,072)*2125,195/19,0728 = 493.392 (kG/cm²) < R = 2100 (kG/cm²)

Kiểm tra tấm ván khuôn thép định hình theo điều kiện độ võng F_max = 0,0037 (cm) < [f] = l_v/400 = 75,0/400 = 0,1875 (cm).

Ván khuôn thép định hình đã chọn được bố trí đảm bảo chịu lực và chống biến dạng.

Thiết kế đà ngang đỡ ván sàn

Chọn đà ngang đỡ ván khuôn sàn (đà ngang lớp 1) bằng gỗ thanh có tiết diện 8,0x12,0 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²), với các đặc trưng hình học sau:

• Momen quán tính J_x = (b_xh_x³)/12 = (8,0*12,0³)/12 = 1152 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_x = (b_xh_x²)/6 = (8,0*12,0²)/6 = 192 (cm³)

Tải trọng phân bố tác dụng lên đà ngang đỡ ván (đà ngang lớp 1)

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = (3,0225*75,0/20,0) + (8,0*12,0*6*10-4)) = 11,334 + 0,058 = 11,392 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = (0,867*75,0/20,0) + (8,0*12,0*6*10-4)) = 3,251 + 0,058 = 3,309 (kG/cm)

Theo cách tổ hợp cốp pha sàn trong hình vẽ, đà ngang đỡ ván là dạng dầm liên tục 3 nhịp nhưng không đều nhịp (nhịp giữa nhỏ bằng 300, 2 nhịp biên lớn bằng 1200) chịu tải trọng phân bố đều. Việc giải tìm nội lực (mômen uốn) nguy hiểm và độ võng nguy hiểm được tiến hành thông qua các phần mềm tính kết cấu SAP hay ETABS. Sau đó đà ngang đỡ ván được kiểm tra khả năng theo điều kiện chịu cường độ và biến dạng.

Thiết kế ván khuôn sàn bằng gỗ xẻ

Ví dụ về một ô sàn sườn điển hình của một tầng nhà bê tông cốt thép toàn khối.

Chọn gỗ xẻ làm ván sàn có độ dầy 3 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²)

Cắt dải bản ván khuôn sàn 1,0 (m) để tính toán ván khuôn sàn dưới dạng dầm. Tính toán tải trọng tác động lên dải ván khuôn sàn dạng dầm liên tục siêu tĩnh nhiều nhịp.

• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):

• Trọng lượng kết cấu sàn bê tông dầy 15 (cm)

g_b = (1,0*0,15*2500)*1,2 = 375*1,2 = 450 (kG/m)

• Trọng lượng cốt thép sàn với hàm lượng cốt thép trong bê tông là 2%

g_t = (1,0*0,15*0,02*7850)*1,2 = 23,55*1,2 = 28,26 (kG/m)

• Trọng lượng ván khuôn sàn

g_v = (1,0*0,03*600)*1,1 = 18*1,1 = 29,8 (kG/m)

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):

• Hoạt tải do người và phương tiện

p_n = (1,0*250)*1,3 = 250*1,3 = 325 (kG/m)

• Hoạt tải đổ bê tông với dung tích thùng đổ chọn là 0,9 (m³), (hoạt tải đầm bê tông sàn nhỏ hơn hoạt tải đổ bê tông vào khuôn sàn).

p_đ = (1,0*600)*1,3 = 600*1,3 = 780 (kG/m)

Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn sàn

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = G_tt + 0,9*P_tt = (450 + 28,26 + 29,8) + 0,9*(325 + 780) = 498,06 + 0,9*1105 = 1492,56 (kG/m) = 14,926 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = G_tc = (375 + 23,55 + 18) = 416,55 (kG/m) = 4,166 (kG/cm)

• Đặc trưng hình học của dải ván khuôn sàn

• Momen quán tính J_v = (bδ_v³)/12 = (100*δ_v³)/12 = (100*3,0³)/12 = 225 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_v = (bδ_v²)/6 = (100*δ_v²)/6 = (100*3,0²)/6 = 150 (cm³)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu ván khuôn sàn ở ô sàn nhịp biên dầm chính

• Theo điều kiện cường độ: l_v1 = ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {9*100*150/14,926}}$ = 95,1 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_v2 = ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = ${\sqrt[{3}]{128*100000*225/(400*4,166)}}$ = ${\sqrt[{3}]{1728276,52}}$ = 120,0 (cm)

Chọn l_v = 80,0 (cm)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu ván khuôn sàn ở ô sàn nhịp giữa dầm chính, (do nhịp kết cấu ô sàn bê tông cốt thép là nhỏ = 1,9 (m), nên số lượng gối tựa của ván khuôn sàn cũng sẽ ít, cho nên chọn sơ đồ kết cấu của ván khuôn sàn ở ô sàn này là sơ đồ dầm liên tục 2 nhịp hoặc dầm đơn giản (1 nhịp)), trường hợp từ 1 đến 2 nhịp này sẽ được xác định như sau:

• Theo điều kiện cường độ: l_v1 = ${\sqrt {8RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {8*100*150/14,926}}$ = 89,7 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_v2 = ${\sqrt[{3}]{384EJ/5(400q_{2})}}$ = ${\sqrt[{3}]{384*100000*225/(5*400*4,166)}}$ = ${\sqrt[{3}]{1036965,91}}$ = 101,2 (cm)

Chọn l_v = 85,0 (cm)

Khoảng cách bố trí các đà ngang đỡ ván sàn (tức nhịp của ván khuôn sàn) trong ô nhịp biên và nhịp giữa dầm chính.

Thiết kế đà ngang đỡ ván sàn bằng gỗ xẻ thanh

Tải trọng tác động lên ván khuôn sàn phân bố trên 1,0 (m²) bằng tải trọng tác dụng lên dải ván khuôn sàn, dạng dầm, chia cho bề rộng đơn vị của dải ván đó. Tải trọng đó lại được phân vào đà ngang đỡ ván theo phương vuông góc với ván, với kích thước phân tải là 2 khoảng nửa nhịp của ván khuôn sàn nằm ở 2 bên đà ngang (cũng chính là dải ván rộng bằng khoảng cách 2 đà ngang đỡ ván nằm cân trên mỗi đà ngang). Kể thêm trọng lượng của bản thân đà ngang vào tĩnh tải (tải thường xuyên) tác dụng vào đà ngang.

Chọn đà ngang bằng gỗ thanh có tiết diện 8,0x12,0 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²), với các đặc trưng hình học sau:

• Momen quán tính J_x = (b_xh_x³)/12 = (8,0*12,0³)/12 = 1152 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_x = (b_xh_x²)/6 = (8,0*12,0²)/6 = 192 (cm³)

Tải trọng phân bố tác dụng lên đà ngang (lấy theo nhịp ván khuôn sàn lớn hơn, chính là nhịp ván sàn ở ô nhịp giữa dầm chính)

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = (14,926*85,0/100,0) + (8,0*12,0*6*10^-4)) = 12,687 + 0,058 = 12,744 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = (4,166*85,0/100,0) + (8,0*12,0*6*10^-4)) = 3,541 + 0,058 = 3,598 (kG/cm)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu đà ngang đỡ ván khuôn sàn

• Theo điều kiện cường độ: l_x1 = ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {9*100*192/12,744}}$ = 116,4 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_x2 = ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = ${\sqrt[{3}]{128*100000*1152/(400*3,598)}}$ = ${\sqrt[{3}]{10244909,02}}$ = 217,2 (cm)

Chọn l_x = 101,0 (cm), với 4 nhịp: 101,0*4 = 404,0 (cm).

Cấu tạo sơ bộ hệ cốp pha sàn.

Thiết kế cột chống sàn bằng gỗ xẻ thanh

Tải trọng tập trung tác động vào đầu cột chống

P_c = 12,744*101,0 = 1287,145 (kG).

Chọn cột chống bằng gỗ thanh có tiết diện vuông 10,0x10,0 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_n = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²), với các đặc trưng hình học sau:

• Momen quán tính J_c = (b_ch_c³)/12 = (10,0*10,0³)/12 = 833,33 (cm⁴).
• Diện tích tiết diện A_c = b_c² = 10,0*10,0 = 100,0 (cm²).
• Bán kính quán tính r_c = ${\sqrt {J_{c}/A_{c}}}$ = ${\sqrt {833,33/100,0}}$ = 2,887 (cm).

Sơ đồ kết cấu của cột chống là dạng thanh chịu nén đúng tâm với 2 đầu khớp, nên hệ số liên kết, trong công thức tính chiều cao tính toán, là: μ = 1,0. Chiều cao thật của cột chống H = 3,6 - (0,03 + 0,12) - 0,15 = 3,3 (m) = 330 (cm). Chiều cao tính toán H₀ = μH = 1,0*330 = 330 (cm).

Độ mảnh λ = H₀/r_c = 330/2,887 = 114,306 > 75, kết cấu cột chống thuộc loại thanh có độ mảnh lớn. Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh lớn, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức:

φ = 3100/(λ²) = 3100/114,306² = 0,2372

Kiểm tra cột chống sàn theo điều kiện về cường độ (trạng thái giới hạn I):

σ = P_c/(φA) = 1287,145/(0,2372*100) = 54,264 (kG/cm²) < R_n = 100 (kG/cm²).

Cột chống sàn đã chọn đảm bảo chịu lưc.

Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (khuôn đúc) sàn

Biến dạng lún cột chống sàn do tải trọng P_c2 tác dụng là: Δ_c = (P_c2l)/(AE_g) = (3,598*101,0)*(330 + 15)/(100*100000) = 363,398*345/10000000 = 0,0125 (cm)

Độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván khuôn sàn (sơ đồ dạng dầm 4 nhịp đều) là: F_max = (q_2đl_đ⁴)/(155E_gJ_đ) = (3,598*101,0⁴)/(155*100000*192) = 0,1258 (cm)

Độ võng lớn nhất của ván khuôn sàn (sơ đồ dạng dầm 2 nhịp đều) là: f_max = (q_2vl_v⁴)/(185E_gJ_v) = (4,166*85,0⁴)/(185*100000*225) = 0,0522 (cm)

Tổng biến dạng tuyệt đối của khuôn đúc sàn (kể cả độ võng ván khuôn lớn nhất, độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván và độ lún chống (lún gối đỡ)) là: Δ_cps = Δ_c + F_max + f_max = 0,0125 + 0,1258 +0,0522 = 0,1905 (cm) ≈ L_s.min/1000 = 190/1000 =0,1900 (cm)

Biến dạng tuyệt đối của cốp pha sàn nằm trong giới hạn cho phép.

Thiết kế cốp pha dầm phụ D2

Thiết kế ván khuôn đáy dầm bằng gỗ xẻ

Chọn gỗ xẻ làm ván đáy dầm phụ có độ dầy 3 (cm), bề ngang rộng 300 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²)

Tính toán tải trọng tác động lên ván khuôn đáy dầm phụ dạng siêu tĩnh nhiều nhịp.

• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):

• Trọng lượng kết cấu dầm phụ bê tông cao 45 (cm)

g_b = (0,3*0,45*2500)*1,2 = 337,5*1,2 = 405 (kG/m)

• Trọng lượng cốt thép dầm chính với hàm lượng cốt thép trong bê tông là 2%

g_t = (0,3*0,45*0,02*7850)*1,2 = 21,195*1,2 = 25,434 (kG/m)

• Trọng lượng ván khuôn dầm phụ

g_v = (0,3*0,03*600)*1,1 = 5,4*1,1 = 5,94 (kG/m)

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):

• Hoạt tải do người và phương tiện (do dầm có bề rộng tiết diện nhỏ (= 300 cm), lại sâu, nên người không đi lại trực tiếp trên ván đáy dầm phụ, do đó tải trọng này không đáng kể).

p_n = 0 (kG/m)

• Hoạt tải đầm bê tông (do dầm có bề rộng tiết diện nhỏ (= 300 cm), lại sâu, nên phải đổ bê tông gián tiếp qua cốp pha sàn, do đó tải trọng đổ là không đáng kể bằng tải trọng đầm).

p_đ = (0,3*200)*1,3 = 60*1,3 = 78 (kG/m)

Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn đáy dầm phụ

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = G_tt + P_tt = (405 + 25,434 + 5,94) + 78 = 514,374 (kG/m) = 5,144 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = G_tc = (337,5 + 21,195 + 5,4) = 364,095 (kG/m) = 3,641 (kG/cm)

• Đặc trưng hình học của ván khuôn đáy dầm chính

• Momen quán tính J_v = (bδ_v³)/12 = (30,0*δ_v³)/12 = (30,0*3,0³)/12 = 67,5 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_v = (bδ_v²)/6 = (30,0*δ_v²)/6 = (30,0*3,0²)/6 = 45 (cm³)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu ván khuôn đáy dầm chính

• Theo điều kiện cường độ: l_v1 = ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {9*100*45/5,144}}$ = 88,7 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_v2 = ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = ${\sqrt[{3}]{128*100000*67,5/(400*3,641)}}$ = ${\sqrt[{3}]{593243,61}}$ = 84,0 (cm)

Chọn nhịp ván đáy dầm phụ, (chính là khoảng cách các cột chống dầm phụ) là:

• l_v = 83,0 (cm), với 05 nhịp: 83,0*5 = 415 (cm).

Thiết kế cốp pha dầm chính

Thiết kế ván khuôn đáy dầm bằng gỗ xẻ

Chọn gỗ xẻ làm ván đáy dầm chính có độ dầy 3 (cm), bề ngang rộng 25 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²)

Tính toán tải trọng tác động lên ván khuôn đáy dầm chính dạng siêu tĩnh nhiều nhịp.

• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):

• Trọng lượng kết cấu dầm chính bê tông cao 75 (cm)

g_b = (0,25*0,75*2500)*1,2 = 468,75*1,2 = 562,5 (kG/m)

• Trọng lượng cốt thép dầm chính với hàm lượng cốt thép trong bê tông là 2%

g_t = (0,25*0,75*0,02*7850)*1,2 = 29,438*1,2 = 35,325 (kG/m)

• Trọng lượng ván khuôn dầm chính

g_v = (0,25*0,03*600)*1,1 = 4,5*1,1 = 4,95 (kG/m)

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):

• Hoạt tải do người và phương tiện (do dầm có bề rộng tiết diện nhỏ (< 300 cm), lại sâu, nên người không đi lại trực tiếp trên ván đáy dầm chính, do đó tải trọng này không đáng kể).

p_n = 0 (kG/m)

• Hoạt tải đầm bê tông (do dầm có bề rộng tiết diện nhỏ (< 300 cm), lại sâu, nên phải đổ bê tông gián tiếp qua cốp pha sàn, do đó tải trọng đổ là không đáng kể bằng tải trọng đầm).

p_đ = (0,25*200)*1,3 = 50*1,3 = 65 (kG/m)

Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn đáy dầm chính

• Cho điều kiện cường độ: q₁ = G_tt + P_tt = (562,5 + 35,325 + 4,95) + 65 = 667,775 (kG/m) = 6,678 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: q₂ = G_tc = (468,75 + 29,438 + 4,5) = 502,688 (kG/m) = 5,027 (kG/cm)

• Đặc trưng hình học của ván khuôn đáy dầm chính

• Momen quán tính J_v = (bδ_v³)/12 = (25,0*δ_v³)/12 = (25,0*3,0³)/12 = 56,25 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_v = (bδ_v²)/6 = (25,0*δ_v²)/6 = (25,0*3,0²)/6 = 37,5 (cm³)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu ván khuôn đáy dầm chính

• Theo điều kiện cường độ: l_v1 = ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {9*100*37,5/6,678}}$ = 71,1 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_v2 = ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = ${\sqrt[{3}]{128*100000*56,25/(400*5,027)}}$ = ${\sqrt[{3}]{358066,44}}$ = 71,0 (cm)

Chọn nhịp ván đáy dầm chính, (chính là khoảng cách các cột chống dầm chính):

• Ở nhịp giữa dầm chính là: l_v = 64,0 (cm), với 09 nhịp: 64,0*9 = 576 (cm).
• Ở nhịp biên dầm chính là: l_v = 66,0 (cm), với 10 nhịp: 66,0*10 = 660 (cm).

Thiết kế ván thành dầm chính bằng gỗ xẻ

Tính toán tải trọng tác động lên ván khuôn thành dầm chính.

• Tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải): là áp lực ngang của vữa bê tông tác động vào ván khuôn thành dưới dạng tải phân bố theo quy luật lăng trụ hình tam giác (dọc theo chiều dài dầm ở cùng một mức cao độ là phân bố đều, nhưng theo phương thẳng đứng là phân bố tam giác với giá trị cực đại ở độ cao chân ván khuôn thành dầm). Tuy nhiên, thiên về an toàn coi áp lực ngang của vữa bê tông là phân bố đều trên toàn bộ diện tích bề mặt ván khuôn thành với giá trị bằng giá trị cực đại tại chân ván khuôn thành. Theo tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn của Liên bang Nga: do chiều cao của ván khuôn thành dầm chính (H = 0,75 m) xấp xỉ chiều cao công tác của đầm rùi (R = 0,75 m) nên giá trị tiêu chuẩn của áp lực ngang vữa bê tông là

p^tc_{áplựcbêtông} = γ_bH = 2500*0,75 = 1875 (kG/m²)

• Hoạt tải áp lực ngang vữa bê tông quy về trên chiều dài ván thành dầm chính

P^tt_{áplựcbêtông} = kp^tc_{áplựcbêtông}*H = 1,3*(1875*0,75) = 1,3*1406,25 = 1828,125 (kG/m).

P^tc_{áplựcbêtông} = 1406,25 (kG/m).

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):

• Hoạt tải đầm bê tông (do dầm có bề rộng tiết diện nhỏ (< 300 cm), lại sâu, nên phải đổ bê tông gián tiếp qua cốp pha sàn, do đó tải trọng đổ là không đáng kể bằng tải trọng đầm).

p_đ = (0,75*200)*1,3 = 150*1,3 = 195 (kG/m)

Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn thành dầm chính

• Cho điều kiện cường độ: p₁ = P^tt_{áplựcbêtông} + p_đ = 1828,125 + 195 = 2023,125 (kG/m) = 20,231 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: p₂ = P^tc_{áplựcbêtông} = 1406,25 (kG/m) = 14,063 (kG/cm)

Chọn gỗ xẻ làm ván thành dầm chính, ở các trục giữa không phải là trục biên, có độ dầy 3,5 (cm), bề ngang rộng 60 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_u = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²). Ván thành dầm chính có sơ đồ là dạng dầm liên tục nhiều nhịp, với các gối đỡ là các điểm văng chống tại đúng vị trí các cột chống chữ T đỡ ván đáy dầm (vì các văng chống này phải truyền lực xuống cột chống dầm), do đó nhịp của ván thành dầm chính là nhịp của ván đáy dầm chính (cũng chính là khoảng cách các cột chống dầm chính), nhịp này đã được xác định qua thiết kế ván khuôn đáy dầm chính ở trên (chọn l_v = 66,0 (cm)). Do đó, nhiệm vụ của việc thiết kế ván khuôn đáy dầm chính trở thành là việc kiểm tra xem ván thành đã chọn, với nhịp đã biết, có đảm bảo chịu lực và chống biến dạng khi chịu các tải trọng trên không.

• Đặc trưng hình học của tiết diện ván thành dầm chính các trục giữa:

• Momen quán tính J_v = (bδ_v³)/12 = (60,0*δ_v³)/12 = (60,0*3,5³)/12 = 214,375 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_v = (bδ_v²)/6 = (60,0*δ_v²)/6 = (60,0*3,5²)/6 = 122,5 (cm³)

• Kiểm tra khả năng chịu lực và chống biến dạng của ván khuôn thành dầm chính

• Theo điều kiện cường độ: σ_max = M_max/W = p₁l_v²/(9W) = 20,231*66,0²/(9*122,5) = 79,934 (kG/cm²) < R_u = 100 (kG/cm²)
• Theo điều kiện độ võng: f_max = p₂l_v⁴/(128EJ) = 14,063*66,0⁴/(128*100000*214,375) = 0,097 (cm) < [f] = l_v/400 = 66,0/400 = 0,165 (cm).

Ván khuôn thành của dầm chính đã chọn đảm bảo chịu lực và không bị biến dạng.

Thiết kế cột chống chữ T đỡ dầm chính

Cột chống chữ T của khuôn đúc dầm liền sàn bê tông toàn khối và sự làm sự làm việc chịu tải của nó.

Tải trọng tác dụng lên cột chống dầm chính:

• Từ ván khuôn đáy dầm chính truyền xuống vào đúng tâm cột chống

P₁ = 6,678*66,0 = 440,748 (kG)

P₂ = 5,027*66,0 = 331,782 (kG)

• Từ ván thành dầm chính truyền vào dọc theo văng chống xiên xuống đầu nút đà ngang của cột chống chữ T

N₁ = (20,231*66,0)*0,5/(cos60^o) = 1335,246 (kG)

N₂ = (14,063*66,0)*0,5/(cos60^o) = 928,158 (kG)

• Từ phần sàn cánh dầm, truyền thẳng đứng qua con đội xuống đầu nút đà ngang của cột chống chữ T

S₁ = (12,744*101,0*0,5) + (1,25*(4,0*12,0*6*10-4)) = 643,572 + 0,036 = 643,608 (kG)

S₂ = (3,598*101,0*0,5) + (1,25*(4,0*12,0*6*10-4)) = 181,699 + 0,036 = 181,735 (kG)

Tổng tải trọng tác dụng thẳng đứng vào cột chống dầm chính

• V₁ = 2S₁ + 2N₁(sin60^o) + P₁ = 2*643,608 + 2*1335,246*0,866 + 440,748 = 4040,680 (kG)
• V₂ = 2S₂ + 2N₂(sin60^o) + P₂ = 2*181,735 + 2*928,158*0,866 + 331,782 = 2302,869 (kG)

Chọn cột chống bằng gỗ thanh có tiết diện chữ nhật 12,0x10,0 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_n = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²), với các đặc trưng hình học sau:

• Momen quán tính J_c = (h_cb_c³)/12 = (12,0*10,0³)/12 = 1000,0 (cm⁴).
• Diện tích tiết diện A_c = h_cb_c = 12,0*10,0 = 120,0 (cm²).
• Bán kính quán tính r_c = 2,887 (cm).

Sơ đồ kết cấu của cột chống là dạng thanh chịu nén đúng tâm với 2 đầu khớp, nên hệ số liên kết, trong công thức tính chiều cao tính toán, là: μ = 1,0. Chiều cao thật của cột chống H = 3,6 - (0,03 + 0,12) - 0,75 = 2,7 (m) = 270 (cm). Chiều cao tính toán H₀ = μH = 1,0*270 = 270 (cm).

Độ mảnh λ = H₀/r_c = 270/2,887 = 93,531 > 75, kết cấu cột chống thuộc loại thanh có độ mảnh lớn.

Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh lớn, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức: φ = 3100/(λ²) = 3100/93,531² = 0,3544

Kiểm tra cột chống sàn theo điều kiện về cường độ (trạng thái giới hạn I): σ = V_c/(φA) = 4040,68/(0,3544*120) = 95,021 (kG/cm²) < Rn = 100 (kG/cm²).

Cột chống dầm chính với tiết diện 120*100 bằng gỗ đã chọn là đảm bảo chịu lực.

Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (tức khuôn đúc) đáy dầm chính

Biến dạng lún cột chống dầm chính do tải trọng V₂ tác dụng là: Δ_c = (V₂l_c)/(A_cE_g) = 2302,869*(270 + 15)/(120*100000) = 0,0547 (cm)

Độ võng lớn nhất của ván đáy dầm chính là: F_max = (q₂l_v⁴)/(128E_gJ_v) = (5,027*66,0⁴)/(128*100000*56,25) = 0,1325 (cm)

Tổng biến dạng tuyệt đối của các tấm ván khuôn đáy dầm chính (kể cả độ võng ván lớn nhất và độ lún chống (lún gối đỡ)) là: Δ_dc = Δ_c + F_max = 0,1325 +0,0547 = 0,1872 (cm) < L_dc/1000 = 660/1000 = 0,66 (cm)

Biến dạng tuyệt đối của cốp pha dầm chính nằm trong giới hạn cho phép.

Thiết kế cốp pha cột

Thiết kế ván khuôn cột bằng gỗ xẻ

Tính toán tải trọng tác động lên ván khuôn cột (ván thành đứng).

• Tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải): là áp lực ngang của vữa bê tông tác động vào ván khuôn cột dưới dạng tải phân bố theo quy luật lăng trụ tiết diện hình thang (dọc theo chiều dài dầm ở cùng một mức cao độ là phân bố đều, nhưng theo phương thẳng đứng là phân bố hình thang với giá trị cực đại ở độ cao chân ván khuôn thành dầm). Tuy nhiên, thiên về an toàn coi áp lực ngang của vữa bê tông là phân bố đều trên toàn bộ diện tích bề mặt ván khuôn thành với giá trị bằng giá trị cực đại tại chân ván khuôn thành. Theo tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn của Liên bang Nga: Giả thiết tốc độ đổ bê tông cột là V = 0,75 (m/giờ). Công trình được thi công trong mùa xuân hè với nhiệt độ môi trường khoảng 18 ÷ 27 độ C thì k₂ = 0,95. Độ sụt vữa bê tông 4 ÷ 6 (cm) thì k₁ = 1,0. Nên giá trị tiêu chuẩn của áp lực ngang vữa bê tông là:

p^tc_{áplựcbêtông} = γ_b(0,27V + 0,78)k₁k₂= 2500*(0,27*0,75 + 0,78)*1,0*0,95 = 2333 (kG/m²)

• Hoạt tải áp lực ngang vữa bê tông quy về trên mét dài chiều cao ván khuôn cột.

P^tt_{áplựcbêtông} = kp^tc_{áplựcbêtông}*h_cột = 1,3*(2333*0,6) = 1,3*1400,06 = 1820,081 (kG/m).

P^tc_{áplựcbêtông} = 1400,06 (kG/m).

• Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải):

• Hoạt tải đầm bê tông (do cột có bề rộng tiết diện nhỏ (250 cm), và sâu 3,0 (m), phải đổ bê tông gián tiếp qua cửa đổ, do đó tải trọng đổ là không đáng kể bằng tải trọng đầm).

p_đ = (0,6*200)*1,3 = 120*1,3 = 156 (kG/m)

Tổng tải trọng tác động lên ván khuôn cột

• Cho điều kiện cường độ: p₁ = P^tt_{áplựcbêtông} + p_đ = 1820,081 + 156 = 1976,081 (kG/m) = 19,761 (kG/cm)
• Cho điều kiện biến dạng: p₂ = P^tc_{áplựcbêtông} = 1400,06 (kG/m) = 14,000 (kG/cm)

• Đặc trưng hình học của tiết diện thành lớn ván khuôn cột trục giữa:

• Momen quán tính J_v = (bδ_v³)/12 = (60,0*δ_v³)/12 = (60,0*3,0³)/12 = 135 (cm⁴)
• Momen kháng uốn W_v = (bδ_v²)/6 = (60,0*δ_v²)/6 = (60,0*3,0²)/6 = 90 (cm³)

• Tính chọn chiều dài nhịp kết cấu ván khuôn cột (khoảng cách gông cột)

• Theo điều kiện cường độ: l_v1 = ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = ${\sqrt {9*100*90/19,761}}$ = 64,0 (cm)
• Theo điều kiện độ võng: l_v2 = ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = ${\sqrt[{3}]{128*100000*135/(400*14,0)}}$ = ${\sqrt[{3}]{308571,43}}$ = 67,6 (cm)

Chọn nhịp ván khuôn cột, (chính là khoảng cách các gông cột) là:

• l_v = 60,0 (cm), với 05 nhịp: 60,0*5 = 300 (cm).

Thiết kế gông cột

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên gông cột

q₁ = p₁h_cột/l_v = 19,761*60,0/60,0 = 19,761 (kG)

q₂ = p₂h_cột/l_v = 14,000*60,0/60,0 = 14,000 (kG)

Chọn tiết diện gông bằng gỗ thanh thanh có tiết diện chữ nhật 2x6,0x8,0 (cm), có: γ_g = 600 (kG/m³), R_n = 100 (kG/cm²), E_g = 100000 (kG/cm²), với các đặc trưng hình học sau:

• Momen quán tính J_g = (b_gh_g³)/12 = 2*(6,0*8,03)/12 = 512,0 (cm⁴).
• Momen chống uốn W_g = (b_gh_g²)/6= 2*6,0*8,02/6 = 128,0 (cm³).

Sơ đồ tính toán của gông là sơ đồ dầm đơn giản vừa chịu kéo vừa chịu uốn với tải trọng phân bố đều là áp lực ngang từ ván khuôn cột truyền sang.

Chiều dài tính toán của gông là 70,0 (cm) (là khoảng cách giữa 2 lỗ khóa gông). Giá trị nội lực momen uốn và biến dạng nguy hiểm như sau:

• M_max = (q₁l_g²)/8 = 19,761*70,02/8 = 12103,613 (kGcm)
• F_max = (5q₂l_g⁴)/(384E_gJ_g) = (5*14,0*70,04)/(384*100000*512,0) = 0,0854 (cm)

Kiểm tra thanh gông cột theo điều kiện cường độ:

• σ = M_max/W_g = 12103,613/128 = 94,559 (kG/cm²) < R_n = 100 (kG/cm²).

Kiểm tra thanh gông cột theo điều kiện biến dạng:

• F_max = 0,0854 (cm) < [f] = l_g/400 = 70,0/400 = 0,175 (cm).

Gông với tiết diện chữ nhật 2x6,0x8,0 (cm), đã chọn đảm bảo chịu lực và chống phình cốp pha cột.

Thiết kế biện pháp thi công

Nhà có mặt bằng với 3 khẩu độ: 02 nhịp biên (dầm chính) 7,5 (m) và 01 nhịp giữa 6,5 (m), với 20 bước cột rộng 4,5 (m), chiều cao các tầng 3,75 (m) với 6 tầng. Cốt 0,0 cao 0,45 (m) so với nền đất tự nhiên. Chiều rộng nhà B = 2*7,5 + 6,5 = 21,5 (m). Chiều dài nhà (với 01 khe lún) L = 20* 4,5 +2*0,25 + 0,03 = 90,53 (m). Chiều cao toàn nhà H = 6*3,75 + 0,45 = 22,95 (m).

Lựa chọn phương án sử dụng cần trục tháp vận chuyển hỗn hợp cho cả 3 công tác chính trong thi công bê tông toàn khối.

Lựa chọn cần trục

Thùng đổ bê tông.

Trong phần thiết kế cốp pha, thùng đổ bê tông (concrete bucket) đã được chọn lựa sơ bộ theo tải trọng đổ bê tông. Đến giai đoạn này thùng đổ được chọn chính thức là loại thùng đổ của hãng Hòa Phát với cỡ dung tích thùng là 0,9 (m³) với các kích thước thiết kế là: Dài*Rộng*Cao = 1,0*1,0*1,5 (m), trọng lượng vỏ thùng rỗng là 220 (kG), không dùng vòi mềm để đổ cột. Chiều cao cáp treo và móc cẩu chọn là 0,75 (m). Khi đổ bê tông cột cũng bằng thiết bị thùng đổ này, nhưng không đổ bằng phương pháp rút ống, mà thi công bằng phương pháp đổ qua cửa đổ, (vữa từ thùng đổ trút xuống mặt sàn bê tông tầng dưới có lớp lót ngăn cách để giải phóng nhanh cần trục, rồi rót bê tông rơi tự do gián tiếp bằng thủ công qua cửa đổ). Đổ bê tông sàn và dầm bằng thùng đổ trên không gắn vòi mềm, với độ cao đáy thùng đổ ở cao độ 1,0 (m) so với mặt sàn bê tông thiết kế (cao hơn lan can giáo công tác bắc ngoài), xuống mặt cốp pha sàn. Đối với dầm, do bề rộng của dầm nhỏ, nên cũng tiến hành đổ vữa bê tông từ thùng đổ lên cốp pha sàn, để giải phóng nhanh cần trục, rồi gạt vữa bê tông gián tiếp bằng phương pháp thủ công vào dầm.

Do nhà nhiều đơn nguyên, mặt bằng chạy dài (L > 3B) chiều cao không cao lắm, nên chọn cần trục tháp loại tháp quay chạy trên ray, đối trọng thấp để thi công công trình nhà.

Sau khi chọn sơ bộ loại cần trục tháp, việc tiếp theo trong chọn lựa cần trục tháp là xác định hai thông số sức trục và chiều cao nâng của cần trục theo 2 điều kiện sau:

Q_ct = Q_min ≥ Q_yc = k₁k₂Vγ_b = k₁Vγ_b + G_0thùng = 0,95*0,9*2500 + 220 = 2137,5 + 220 = 2357,5 (kG)

H_ct = H_max ≥ H_yc = H_c.tácmax = H_nhà + h₁ + h₂ + h₃ = 22,95 + 1,0 + 1,5 + 0,75 = 26,2 (m).

Chọn họ cần trục là loại tháp quay đối trọng thấp chạy trên ray mang mã hiệu GTMR400A của hãng Potain. Có bán kính đối trọng r_đtr = 4,8 (m), từ đó xác định được vị trí bố trí cần trục so với trục định vị gần cần trục nhất của công trình (B_máy = B_giáo + B_at + r_đtr), qua đó xác định được tầm với yêu cầu mà công trình đòi hỏi cần trục phải phục vụ: R_yc rồi để kiểm tra điều kiện tầm với:

R_ctmax = R(Q_min) ≥ R_yc = B_nhà + B_máy = B_nhà + B_giáo + B_at + r_đtr = 21,5 + 1,5 + 1,2 + 4,8 = 29,0 (m).

Thông số các họ cần trục tháp quay loại GTMR400A của hãng Potain.

Chọn cần trục GTMR400A với tay cần 35,5 (m), với các thông số cẩu lắp: Q_ct = Q_min = 4450 (kG) > Q_yc = 2357,5 (kG), H_ct = H_max = 29,1 (m) > H_yc = 26,2 (m), R_ctmax = R(Q_min) = 33,75 (m)> R_yc = 29,0 (m). Các thông số vận hành:

Vận tốc nâng hạ mã cẩu:

• Vận tốc nâng mã cẩu, khi bội số palăng bằng 4 (có tải nặng chạy chậm) là: 2,2 (m/phút).
• Vận tốc nâng mã cẩu, khi bội số palăng bằng 4 (có tải nặng chạy vừa) là: 12 (m/phút).
• Vận tốc hạ mã cẩu, khi bội số palăng bằng 4 (có tải nhẹ chạy nhanh) là: 24 (m/phút).

Vận tốc di chuyển xe con (tốc độ ra cần):

• Nhỏ nhất: 7,5 (m/phút)
• Trung bình: 30 (m/phút)
• Nhanh nhất: 60 (m/phút)

Vận tốc quay tháp:

• Nhỏ nhất: 0,12 (vòng/phút)
• Trung bình: 0,35 (vòng/phút)
• Nhanh nhất: 0,70 (vòng/phút)

Vận tốc di chuyển cần trục trên ray:

• Nhỏ nhất: 12,5 (m/phút)
• Nhanh nhất: 25,0 (m/phút)

Với R_ctmax = 33,75 (m) > R_yc = 29,0 (m), thì chỉ có 2 điểm góc xa của mặt bằng nhà mới là những điểm phục vụ xa nhất. Tay cần của cần trục tháp dài hơn tầm với yêu cầu, nên không cần thiết phải bố trí ray ra tới hai trục đầu hồi nhà, chỉ cần bố trí ray lui vào, tới các vị trí đứng mà cần trục vẫn vươn tới các điểm phục vụ xa nhất đó với bán kính quay bằng R_ctmax. Chiều dài mỗi đoạn ray có thể bớt đi được ở hai trục đầu hồi, so với khi R_ctmax = R_yc, được tính theo công thức sau: L_{bớt ray} = ${\sqrt {R_{ctmax}^{2}-(B_{nha}+B_{may})^{2}}}$ - L_máy/2 = ${\sqrt {R_{ctmax}^{2}-R_{yc}^{2}}}$ - L_máy/2 = ${\sqrt {33,75^{2}-29,0^{2}}}$ - 6,0/2 = 14,264 (m). Chiều dài đường ray theo tính toán còn lại là: L_ray = 90,53 - 2*14,264 = 62,0 (m). Với chiều dài thanh ray tiêu chuẩn là 12,5 (m), chiều dài ray thực tế được lựa chọn là: L_ray = 5*12,5 = 62,5 (m).

Tính năng suất cần trục tháp

Năng suất ca làm việc của cần trục tháp là tích số giữa tải trọng nâng trung bình của cần trục tháp với số lần làm việc hữu hiệu của cần trục tháp trong một ca làm việc. N_ca = ('k_qQ)(k_tgn) = (k_qQ)(k_tg(8*3600/T_ck)) (tấn/ca)

T_ck = t_nạp + t_nâng + 2t_dichuyển + 2t_quay + 2t_tầmvới + t_xả + t_hạ

Tải trọng nâng một lần làm việc cần trục tháp, tức là trọng lượng của một mã cẩu trung bình:

• Q = 2357,5 (kG)

Hệ số sử dụng thời gian:

• k_tg = 0,85

Hệ số sử dụng sức trục:

• k_q = 0,9

Quãng đường di chuyển cần trục tháp trên ray:

• l₀ = (62,0 - 6,0)/2 = 28,0 (m)

Vị trí đặt cửa xả trạm trộn và vị trí sàn đón cốp pha đều bố trí cách trục ray cần trục, theo phương ngang nhà, khoảng là: 4,8 + 1,2 + 0,75 = 6,75 (m). Nên chọn quãng đường di chuyển xe con trên cánh tay cần của cần trục tháp là:

• l₁ = 33,75 - 6,75 = 27,0 (m),

Góc quay tay cần lớn nhất từ vị trí nâng đến vị trí hạ để phục vụ được cho mọi điểm của mặt bằng công trình:

• α = 180^o = 0,5 (vòng)

Quãng đường nâng hạ mã cẩu:

• h_nâng = (H_nhà + h₁) = 22,95 + 1,0 = 23,95 (m).
• t_xả là thời lượng xả hàng (mã cẩu) xuống vị trí thi công, lượng thời gian này coi như không đáng kể (vì để giải phóng cần trục, những công việc cần lưu giữ cần trục như đổ bê tông cột bằng phương pháp rút ống đã không được chọn), và lượng thời gian này sẽ được kể đến trong hệ số sử dụng thời gian, nên coi như bằng 0.

Thời gian chu kỳ lớn nhất của cần trục phục vụ công trình với hành trình dài nhất là:

T_ck = t_nạp + t_nâng + 2t_dichuyển + 2t_quay + 2t_tầmvới + t_xả + t_hạ = 0,0 + (2*23,95)/2,2 + (2*28,0)/12,5 + (2*0,5)/0,12 + (2*27,0)/7,5 = 41,786 (phút) = 2507 (s).

Thời gian chu kỳ nhỏ nhất của cần trục phục vụ công trình với hành trình dài nhất là:

T_ck = t_nạp + t_nâng + 2t_dichuyển + 2t_quay + 2t_tầmvới + t_xả + t_hạ = 0,0 + (2*23,95)/24,0 + (2*28,0)/25,0 + (2*0,5)/0,70 + (2*27,0)/60 = 6,564 (phút) = 394 (s).

Thời gian chu kỳ trung bình của cần trục phục vụ công trình với hành trình dài nhất là:

T_ck = (6,564 + 41,786)/2 = 24,175 (phút) = 1450,5 (s).

Năng suất ca làm việc của cần trục tháp với chế độ hoạt động trung bình:

N_ca = (k_qQ)(k_tgn) = (k_qQ)(k_tg(8*60/T_ck)) = (0,9*2357,5)*(0,85*(8*60)/24,175) = 2121,75*16,877 = 35809 (kG/Ca)

Như vậy, với chế độ hoạt động vừa, trong 1 ca cần trục có thể cẩu được khoảng 17 mã cẩu. Nếu coi các mã cẩu đều là vữa bê tông thì trong chế độ này cần trục vận chuyển lên được khoảng 35,8 (tấn) vữa bê tông phục vụ cho tầng mái (tương đương khoảng 12,987 (m³) vữa bê tông).

Năng suất ca làm việc của cần trục tháp với chế độ hoạt động nhanh:

N_ca = (k_qQ)(k_tgn) = (k_qQ)(k_tg(8*60/T_ck)) = (0,9*2357,5)*(0,85*(8*60)/6,564) = 2121,75*62,157 = 131882 (kG/Ca)

Như vậy, với chế độ hoạt động nhanh, trong 1 ca cần trục có thể cẩu được khoảng 62 mã cẩu. Nếu coi các mã cẩu đều là vữa bê tông thì trong chế độ nhanh cần trục vận chuyển lên được khoảng 131,9 (tấn) vữa bê tông phục vụ cho tầng mái (tương đương khoảng 47,83 (m³) vữa bê tông).

Chọn chế độ hoạt động của cần trục trong 1 ca làm việc là chế độ hoạt động nhanh, với: 62 (mã cẩu/ca) và năng suất quy đổi ra vận chuyển vữa bê tông là N_ca = 131882 (kG/Ca) (tương đương với: (131,882*2137,5)/(2,5*2357,5) = 52,753*0,9067 = 47,83 (m³) vữa bê tông/ca).

Xác định khối lượng công tác và khối lượng lao động cho một tầng nhà

Khối lượng công tác cho một tầng nhà tính trên Microsoft Excel.

Trọng lượng cốp pha cho một tầng nhà tính trên Microsoft Excel.

Sử dụng định mức lao động 726

Công việc đổ bê tông một tầng nhà:

• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông cột là: 36,3*1,313 = 47,268 (công)
• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông dầm là: 127,05*0,875 = 111,169 (công)
• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông sàn là: 291,863*0,806 = 235,242 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc đổ bê tông là: 47,268 + 111,169 + 235,242 = 393,679 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc đổ bê tông là: 36,3 + 127,05 + 291,863 = 455,213 (m³)

Định mức trung bình quy đổi của công việc đổ bê tông là: Đ = 393,679/455,213 = 0,8648 (công/m³)

Công việc lắp đặt cốt thép một tầng nhà:

• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép cột là: 7,124*7,395 = 52,682 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép dầm là: 27,991*6,363 = 178,107 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép sàn là: 45,822*11,625 = 532,681 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc lắp đặt cốt thép là: 52,682 + 178,107 + 532,681 = 763,470 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc lắp đặt cốt thép là: 7,124 + 27,991 + 45,822 = 80,937 (tấn)

Định mức trung bình quy đổi của công việc lắp đặt cốt thép là: Đ = 763,470/80,937 = 9,4329 (công/tấn)

Công việc lắp dựng cốp pha một tầng nhà:

Tổng trọng lượng cốp pha tầng nhà (với các thành phần kết cấu cốp pha chính) là: 202,308 (tấn). Kể thêm các chi tiết cấu tạo phụ của hệ thống cốp pha, thì tổng trọng lượng cốp pha toàn tầng nhà (với hệ số vượt tải 1,1) là: 202,308*1,1 = 222,539 (tấn).

• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha cột là: 422,4*0,113 = 47,731 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha dầm là: 1308,08*0,188 = 245,919 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha sàn là: 1945,75*0,125 = 243,219 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc lắp dựng cốp pha là: 47,731 + 245,919 + 243,219 = 536,869 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc lắp dựng cốp pha là: 422,4 + 1308,08 + 1945,75 = 3676,23 (m²)

Định mức trung bình quy đổi của công việc lắp dựng cốp pha là: Đ = 536,869/3676,23 = 0,146 (công/m²)

Tỷ trọng trọng lượng cốp pha trên diện tích bề mặt làm việc của ván khuôn là: G = 222,539/3676,23 = 0,0605 (tấn/m²)

Sử dụng định mức dự toán 1776

Công việc đổ bê tông một tầng nhà:

• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông cột là: 36,3*3,66 = 132,858 (công)
• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông dầm là: 127,05*3,26 = 414,183 (công)
• Hao phí công lao động của công việc đổ bê tông sàn là: 291,863*3,26 = 951,473 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc đổ bê tông là: 132,858 + 414,183 + 951,473 = 1498,514 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc đổ bê tông là: 36,3 + 127,05 + 291,863 = 455,213 (m³)

Định mức trung bình quy đổi của công việc đổ bê tông là: Đ = 1498,514/455,213 = 3,2919 (công/m³)

Công việc lắp đặt cốt thép một tầng nhà:

• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép cột là: 7,124*9,74 = 69,388 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép dầm là: 27,991*10,1 = 282,709 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp đặt cốt thép sàn là: 45,822*16,1 = 737,734 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc lắp đặt cốt thép là: 69,388 + 282,709 + 737,734 = 1089,831 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc lắp đặt cốt thép là: 7,124 + 27,991 + 45,822 = 80,937 (tấn)

Định mức trung bình quy đổi của công việc lắp đặt cốt thép là: Đ = 1089,831/80,937 = 13,4652 (công/tấn)

Công việc lắp dựng cốp pha một tầng nhà:

Tổng trọng lượng cốp pha tầng nhà (với các thành phần kết cấu cốp pha chính) là: 202,308 (tấn). Kể thêm các chi tiết cấu tạo phụ của hệ thống cốp pha, thì tổng trọng lượng cốp pha toàn tầng nhà (với hệ số vượt tải 1,1) là: 202,308*1,1 = 222,539 (tấn).

• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha cột là: 422,4*0,319 = 134,746 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha dầm là: 1308,08*0,3438 = 449,718 (công)
• Hao phí công lao động của công việc lắp dựng cốp pha sàn là: 1945,75*0,2847 = 553,955 (công)

Tổng hao phí lao động của công việc lắp dựng cốp pha là: 134,746 + 449,718 + 553,955 = 1138,419 (công)

Tổng khối lượng công tác của công việc lắp dựng cốp pha là: 422,4 + 1308,08 + 1945,75 = 3676,23 (m²)

Định mức trung bình quy đổi của công việc lắp dựng cốp pha là: Đ = 1138,419/3676,23 = 0,3097 (công/m²)

Tỷ trọng trọng lượng cốp pha trên diện tích bề mặt làm việc của ván khuôn là: g = 222,539/3676,23 = 0,0605 (tấn/m²)

Phân chia phân khu thi công bê tông

Số lượng phân khu, khi dùng định mức 1776 và khi dùng định mức 726 là như nhau, xác định bằng cách chia tổng khối lượng phải vận chuyển lên cao của một tầng, cho năng lực làm việc của cần trục tháp trong một ca làm việc, như sau:

n ≥ (V^BT_Tầng*k₂*γ_b)/N_Ca + Q^CT_Tầng/N_Ca + G^CP_Tầng/N_Ca = (C^BT_Tầng*γ_b*k₂)/(Đ_BT*1,0*N_Ca) + C^CT_Tầng/(Đ_CT*1,0*N_Ca) + (C^CP_Tầng*g_CP)/(Đ_CP*1,0*N_Ca) = (2,5*1498,514)/(1*119,575*3,2919) + 1089,831/(1*131,882*13,4652) + (1138,419*0,0605)/(1*131,882*0,3097) = (2,5*393,679)/(1*119,575*0,8648) + 763,470/(1*131,882*9,4329) + (536,869*0,0605)/(1*131,882*0,146) = 455,213/47,830 + 80,937/131,882 + 222,539/131,882 = 9,5173 + 0,6137 + 1,6874 = 11,8184

Sơ bộ chọn số lượng phân khu là :n = 12 (phân khu/tầng), việc chia phân khu theo cách này hoàn toàn phù hợp với công nghệ thi công 1 đợt: cột, dầm, sàn cùng lúc. Tuy nhiên, công nghệ thi công đã lựa chọn là công nghệ 2 đợt: cột riêng, dầm sàn riêng. Tách cột riêng ra thi công trước, thì khối lượng công tác trên mỗi phân khu, khi giữ số phân khu thi công dầm sàn là 12 (phân khu), càng nhỏ đi và năng lực phục vụ của cần trục tháp càng thừa sức vận chuyển (việc chia phân khu này vẫn phù hợp với công nghệ thi công 2 đợt đã được chọn).

Số lượng tối thiểu các phân khu thi công dầm sàn trong trường hợp tách riêng cột là:

n^dầm,sàn = (418,913/47,83) + (73,813/131,882) + (166,974*1,1/131,882) = 8,758 + 0,56 + 1,393 = 10,711

Số lượng tối thiểu các phân khu thi công cột trong trường hợp tách riêng cột là:

n^cột = (36,3/47,83) + (7,124/131,882) + (35,334*1,1/131,882) = 0,759 + 0,054 + 0,295 = 0,759 + 0,349 = 1,108

Chọn số lượng phân khu cột là 01 (phân khu cột/tầng). Vận chuyển cốp thép và cốp pha cột chiếm 0,349 lần năng lực cần trục vào đầu ngày thi công lắp cốt thép cột. Vận chuyển bê tông cột bằng 0,759 lần năng lực cần trục trong ngày đổ bê tông cột.

Để đảm bảo cần trục phục vụ cho công việc đổ bê tông vào khuôn một cách liên tục, không bị chen ngang bởi nhu cầu vận chuyển cốt thép và cốp pha ở các phân khu kế tiếp trong mỗi ca làm việc của cần trục (cũng là 1 ngày làm việc nếu thi công 1 ca/ngày), việc tổ chức vận chuyển vật liệu và thiết bị thi công của cần trục sẽ phải theo nguyên tắc: vận chuyển cốt thép và cốp pha vào đầu giờ các ca (ngày) làm việc, sau đó tập trung vận chuyển vữa bê tông liên tục cho công tác đổ bê tông vào khuôn của phân khu đúc bê tông trong ca làm việc đó.

Việc phân chia khối lượng lao động và khối lượng công tác của các công việc tháo và lắp cốp pha dầm sàn, lắp đặt cốt thép dầm sàn không phải tuân thủ điều kiện thi công liên tục nên có thể tiến hành chia đều tổng khối lượng trên tầng nhà cho số phân khu (12 phân khu).

Xác định kích thước phân khu bê tông theo điều kiện đổ bê tông liên tục

Hàng mẻ đổ bê tông đảm bảo điều kiện đổ bê tông liên tục.

Sử dụng định mức 1776, đổ bê tông dầm và sàn có cùng một định mức là: 3,26 (công/m³). Chiều dầy bê tông sàn sườn quy đổi: h = 418,913/(21,5*90,5) = 0,2153 (m).

Công trình được thi công trong mùa xuân hè, nhiệt độ môi trường khoảng 18 ÷ 27 độ C, với thời gian bắt đầu ninh kết của vữa bê tông T₀ = 90,0 (phút). Kích thước phân khu được xác định theo điều kiện:

L_pk ≤ (k₁(T₀ - T_ck - T_đ)${\sqrt {V/h}}$)/T_ck = (0,9*(90,0 - 6,564 - 5,0)${\sqrt {0,9/0,2153}}$)/6,564 = (0,9*(90,0 - 6,564 - 5,0)*2,045)/6,564 = 21,988 (m). (khoảng 11 (mẻ/luống))

Chọn L_pk = B = 21,5 (m) (bề rộng nhà), khoảng 10,75 (mẻ/luống). Khi đó các luống (hàng mẻ đổ) chạy song song với bề ngang nhà. Hết mỗi hàng mẻ đổ, thì bắt đầu đổ mẻ đầu tiên của luống bê tông tiếp theo (các luống lần lượt nằm dọc theo chiều dài nhà), mà vẫn trong thời hạn bê tông tiếp giáp giữa 2 luống liên tiếp chưa bắt đầu ninh kết (tức sơ ninh). Hướng đổ bê tông chủ đạo là hướng dọc theo phương dầm phụ, khi này mạch ngừng, cũng là giới hạn giữa các phân khu, sẽ chủ yếu cắt ngang qua sàn và dầm phụ, và song song với dầm chính. Kích thước phân khu L_pk = B là đảm bảo điều kiện đổ bê tông liên tục.

Xác định bề rộng trung bình quy đổi của mỗi phân khu bê tông sàn sườn B_pk (tức là khoảng cách trung bình giữa 2 mạch ngừng bê tông song song với phương dầm chính):

B_pk = V_pk/(hL_pk) = 418,913/(12*0,2153*21,5) = 34,909/(0,2153*21,5) = 7,542 (m).

Với kích thước bề rộng trung bình của phân khu là 7,54 (m) > bước cột là 4,5 (m), nên phân khu đầu tiên đủ lớn về diện tích phủ lên toàn bộ 2 hàng cột, do đó phân khu đầu tiên sẽ nằm ổn định trên đủ 2 hàng cột trong lúc mới bắt đầu đổ bê tông (phân khu này còn đứng độc lập riêng lẻ một mình).

Xác định vị trí chính xác của mạch ngừng thi công bê tông giữa các phân khu bê tông

Mặt bằng phân chia phân đoạn đổ bê tông dầm vàn sàn của một tầng nhà.

Khối lượng bê tông dầm và sàn của từng phân khu.

Bên trên, đã xác định sơ bộ được khoảng cách giữa các mạch ngừng, nhưng vị trí cụ thể của từng mạch ngừng giữa các phân khu bê tông sàn sườn thì lại phải xác định chính xác theo điều kiện vị trí mạch ngừng. Từ đó mới xác định được chính xác khối lượng công tác của công việc đổ bê tông trên mỗi phân khu.

Vị trí mạch ngừng khi hướng đổ song song với dầm phụ là bất kỳ tiết diện nào cắt qua bản sàn và dầm phụ mà nằm trong các khoảng giao nhau của các vùng 1/3 giữa nhịp dầm phụ (l_dp/3 ÷ 2l_dp/3) với các vùng 1/3 giữa nhịp bản sàn theo phương dầm phụ (l_s1/3 ÷ 2l_s1/3). Nhưng do các nhịp này trùng nhau, nên khoảng để được mạch ngừng chính là khoảng 1/3 giữa nhịp dầm phụ.

Vị trí mạch ngừng khi hướng đổ song song với dầm chính là bất kỳ tiết diện nào cắt qua bản sàn và dầm chính mà nằm trong các khoảng giao nhau của các vùng 1/2 giữa nhịp dầm chính (l_dc/4 ÷ 3l_dc/4) với các vùng 1/2 giữa nhịp bản sàn theo phương dầm chính (l_s2/4 ÷ 3l_s2/4).

Khối lượng công tác đổ bê tông của các phân khu bê tông chia thành 3 loại: 35,502 (m³), 35,498 (m³), 33,728 (m³). Khối lượng công tác giữa phân khu lớn nhất so với phân khu nhỏ nhất là: (35,502*100%)/33,728 = 105,3% < 120%.

Khi sử dụng định mức 1776, khối lượng hao phí lao động cho công tác đổ bê tông trên mỗi phân khu là:

• Trên phân khu lớn nhất: 35,502*3,26 = 115,737 (công),
• Trên phân khu nhỏ nhất: 33,728*3,26 = 109,953 (công).

Khi sử dụng định mức 726, khối lượng hao phí lao động cho công tác đổ bê tông trên mỗi phân khu là:

• Trên phân khu lớn nhất: 24,391*0,806 + 11,112*0,875 = 19,659 + 9,723 = 29,382 (công),
• Trên phân khu nhỏ nhất: 24,188*0,806 + 9,54*0,875 = 19,496 + 8,348 = 27,843 (công).

Độ chênh lệch khối lượng lao động khi dùng định mức 726 là: (29,382 - 27,843)*100%/27,843 = 5,53% < 25%. Khối lượng lao động của các phân khu đảm bảo điều kiện đồng đều nhau.

Tổng trọng lượng yêu cầu vận chuyển của ngày cần trục làm việc lớn nhất là: (35,502*2,5*(2357,5/2173,5)) + (73,813/12) + (166,974*1,1/12) = 97,89 + 6,151 + 15,306 = 119,347 (tấn) < N_ca = 131,882 (tấn).

Xác định khối lượng lao động cho từng công tác trên mỗi phân khu thi công

Danh mục công việc (còn gọi là cơ cấu phân chia công việc (WBS)) của phân thân nhà 6 tầng bê tông toàn khối trong ví dụ này, tổ chức thi công theo tổ đội chuyên môn, thể hiện bằng phần mềm Microsoft Project.

Khối lượng công tác trên các phân khu dầm và sàn toàn khối:

• Khối lượng công tác bê tông của các phân khu dầm sàn toàn khối: 33,728 (m³) (trong đó bê tông dầm 9,54 (m³)), 35,498 (m³) (trong đó bê tông dầm 11,111 (m³)), 35,502 (m³) (trong đó bê tông dầm 11,112 (m³)).
• Khối lượng công tác cốt thép của các phân khu dầm sàn toàn khối: 6,151 (tấn). Trong đó cốt thép dầm là: 27,99/12 = 2,333 (tấn).
• Khối lượng các công tác lắp dựng và tháo dỡ cốp pha của các phân khu dầm sàn toàn khối:

không có ván khuôn mạch ngừng 3253,83/12 = 271,15 (m²). Trong đó cốp pha dầm là: 1308,08/12 = 109,01 (m²).

có mạch ngừng ngắn: 271,15 + 21,5*0,15 = 274,38 (m²).

có mạch ngừng dài: 271,15 + (21,5 + 4,5)*0,15 = 275,05 (m²).

Theo định mức 726:

Khối lượng lao động của các công tác thi công dầm và sàn toàn khối trên mỗi phân khu:

• Lắp cốp pha dầm sàn

(109,01*0,188 + (271,15 - 109,01)*0,125) = 20,494 + 20,268 = 40,761 (công)

(109,01*0,188 + (274,38 - 109,01)*0,125) = 20,494 + 20,671 = 41,165 (công)

(109,01*0,188 + (275,05 - 109,01)*0,125) = 20,494 + 20,755 = 41,249 (công)

• Đặt cốt thép dầm sàn

(2,333*6,363 + (6,151 - 2,333)*11,625) = 14,845 + 44,384 = 59,229 (công)

• Đổ bê tông dầm sàn

(9,54*0,875 + (33,728 - 9,54)*0,806) = 8,348 + 19,496 = 27,843 (công)

(11,111*0,875 + (35,498 - 11,111)*0,806) = 9,722 + 19,656 = 29,378 (công)

(11,112*0,875 + (35,502 - 11,112)*0,806) = 9,723 + 19,658 = 29,381 (công)

• Tháo cốp pha dầm sàn

(109,01*0,04 + (271,15 - 109,01)*0,034) = 4,36 + 5,513 = 9,873 (công)

Khối lượng lao động của các công tác thi công cột:

• Lắp cốt thép cột: 52,682 (công)
• Lắp cốp pha cột: 47,731 (công)
• Đổ bê tông cột: 47,268 (công)
• Tháo cốp pha cột: (422,4*0,04) = 16,896 (công)

Theo định mức 1776:

Gián đoạn công nghệ và biện pháp tháo dỡ cốp pha

Tiến độ thể hiện trên sơ đồ xiên và biểu đồ nhân lực của phần thi công thân nhà bê tông toàn khối

Danh mục công việc tối giản cho thi công phần thân nhà 6 tầng trong ví dụ này.

Công trình nhà được thi công vào mùa xuân hè, nhiệt độ môi trường khoảng 18 ÷ 27 độ C. Dự tính được thời gian kết cấu bê tông đạt 70% cường độ thiết kế, tương ứng với mùa thi công này, là khoảng 10 ngày kể từ khi bắt đầu đổ bê tông. Cũng với điều kiện khí hậu như vậy, dự tính sau 24 giờ (tức là 1 ngày) kể từ lúc bắt đầu đổ bê tông, thì kết cấu bê tông đã đóng rắn và đạt cường độ thực tế khoảng 50 kG/cm².

Gián đoạn công nghệ do chuyển đợt thi công (gián đoạn chuyển tầng).

Gián đoạn về không gian để tránh biến dạng khối đổ bê tông dầm sàn khi bê tông đã được đổ vào khuôn và đang trong giai đoạn ninh kết và đóng rắn. Trong mỗi ca làm việc khi thi công dầm sàn, thường có 3 dây chuyền chuyên môn (lắp cốp pha, đặt cốt thép và đổ bê tông) công tác trên 3 phân khu (phân đoạn). Nếu trong cùng 1 ca đó, không gian công tác của công tác đổ bê tông (phân khu đang đổ bê tông) tiếp giáp trực tiếp với không gian công tác của công tác đặt cốt thép (phân khu lắp cốt thép), thì việc thi công lắp đặt cốt thép có nguy cơ làm lay động các cấu kiện cốt thép đã nằm trong khối đổ bê tông, do các cấu kiện cốt thép đã và đang lắp liên kết với nhau qua mối nối cốt thép thành một hệ kết cấu cốt thép. Để đảm bảo chất lượng cho việc đúc bê tông (đảm bảo độ bám dính giữa cốt thép và bê tông sau này) thì cần thiết phải bố trí một không gian đệm giữa 2 công tác đổ bê tông và lắp cốt thép, mà không gian này cốt thép đã được lắp xong vào khuôn chờ đổ bê tông như chưa được đổ bê tông. Chọn không gian này là 1 phân khu. Việc này còn đảm bảo cốt thép được cắt và nối đúng quy phạm, đồng thời đảm bảo có đủ phần khối lượng chênh lệch về diện tích cốp pha dầm sàn do yêu cầu đỡ cốt thép dầm sàn lớn hơn vị trí ngừng lý thuyết của cốp pha và cốt thép.

Tháo dỡ cốp pha dầm và sàn

Tiến độ phần thân nhà trong ví dụ, được thể hiện trên sơ đồ mạng nút công việc PDM.

Sơ đồ mạng quan hệ PDM là một loại sơ đồ mạng đường găng. Nên cũng gống như sơ đồ mạng theo phương pháp Đường găng khác là sơ đồ mạng ADM, để tính được hết các thông số sự kiện của công việc, sơ đồ mạng PDM cũng được tính toán với hai lượt: lượt đi (tính toán các thời hạn sớm (hạn sớm)) và lượt về (tính toán các thời hạn muộn (hạn muộn)).

Tính lượt đi với hạn sớm:

• Mỗi loại công việc liền trước g quan hệ với công việc i liền sau theo quan hệ FS. Với C_gi^FS là độ trễ giữa hai công việc g và i.
• Mỗi loại công việc liền trước h quan hệ với công việc i liền sau theo quan hệ SS. Với C_hi^SS là độ trễ giữa hai công việc h và i.
• Mỗi loại công việc liền trước k quan hệ với công việc i liền sau theo quan hệ FF. Với C_ki^FF là độ trễ giữa hai công việc k và i.
• Mỗi loại công việc liền trước j quan hệ với công việc i liền sau theo quan hệ SF. Với C_ji^SF là độ trễ giữa hai công việc j và i.

BS_i = max{(BS_g + T_g + C_gi^FS), (BS_h + C_hi^SS), (BS_k + T_k + C_ki^FF – T_i), (BS_j + C_ji^SF - T_i)} = max{(KS_g + C_gi^FS), (BS_h + C_hi^SS), (KS_k + C_ki^FF – T_i), (BS_j + C_ji^SF - T_i)}

KS_i = BS_i + T_i = max{(KS_g + C_gi^FS + T_i), (BS_h + C_hi^SS + T_i), (KS_k + C_ki^FF), (BS_j + C_ji^SF)}

Với mọi loại công việc g, h, k, j liền trước công việc i. (Các mũi tên quan hệ giữa công việc i với mọi công việc g, h, k, j là tất cả, đều hướng về công việc i.)

SCT	Tên công tác	Thời lượng Ti	Quan hệ liền trước và độ trễ	BSi	KSi
1	Lct cột 1	1		0	0+1=1
2	Lcp cột 1	1	1	1+0=1	1+1=2
3	Đbt cột 1	1	2	2+0=2	2+1=3
4	Tcp cột 1	1	3	3+0=3	3+1=4
5	Lcp dsàn 1	12	4	4+0=4	4+12=16
6	Lct dsàn 1	12	5SS+1	4+1=5	5+12=17
7	Đbt dsàn 1	12	6SS+2	5+2=7	7+12=19
8	Tcp dsàn 1	12	7SS+28,15FF+1	M{(7+28)=35,(38+1-12)=27}=35	35+12=47
9	Lct cột 2	1	1,7	M{(1+0)=1,(19+0)=19}=19	19+1=20
10	Lcp cột 2	1	2,9	M{(2+0)=2,(20+0)=20}=20	20+1=21
11	Đbt cột 2	1	3,10	M{(3+0)=3,(21+0)=21}=21	21+1=22
12	Tcp cột 2	1	4,11	M{(4+0)=4,(22+0)=22}=22	22+1=23
13	Lcp dsàn 2	12	5,12	M{(5+0)=5,(23+0)=23}=23	23+12=35
14	Lct dsàn 2	12	6,13SS+1	M{(17+0)=17,(23+1)=24}=24	24+12=36
15	Đbt dsàn 2	12	7,14SS+2	M{(19+0)=19,(24+2)=26}=26	26+12=38
16	Tcp dsàn 2	12	8,15SS+28,23FF+1	M{(47+0)=47,(26+28)=54,(57+1-12)=46}=54	54+12=66
17	Lct cột 3	1	9,15	M{(20+0)=20,(38+0)=38}=38	38+1=39
18	Lcp cột 3	1	10,17	M{(21+0)=21,(39+0)=39}=39	39+1=40
19	Đbt cột 3	1	11,18	M{(22+0)=22,(40+0)=40}=40	40+1=41
20	Tcp cột 3	1	12,19	M{(23+0)=23,(41+0)=41}=41	41+1=42
21	Lcp dsàn 3	12	13,20	M{(35+0)=35,(42+0)=42}=42	42+12=54
22	Lct dsàn 3	12	14,21SS+1	M{(36+0)=36,(42+1)=43}=43	43+12=55
23	Đbt dsàn 3	12	15,22SS+2	M{(38+0)=38,(43+2)=45}=45	45+12=57
24	Tcp dsàn 3	12	16,23SS+28,31FF+1	M{(66+0)=66,(45+28)=73,(76+1-12)=65}=73	73+12=85
25	Lct cột 4	1	17,23	M{(39+0)=39,(57+0)=57}=57	57+1=58
26	Lcp cột 4	1	18,25	M{(40+0)=40,(58+0)=58}=58	58+1=59
27	Đbt cột 4	1	19,26	M{(41+0)=41,(59+0)=59}=59	59+1=60
28	Tcp cột 4	1	20,27	M{(42+0)=42,(60+0)=60}=60	60+1=61
29	Lcp dsàn 4	12	21,28	M{(54+0)=54,(61+0)=61}=61	61+12=73
30	Lct dsàn 4	12	22,29SS+1	M{(55+0)=55,(61+1)=62}=62	62+12=74
31	Đbt dsàn 4	12	23,30SS+2	M{(57+0)=57,(62+2)=64}=64	64+12=76
32	Tcp dsàn 4	12	24,31SS+28,39FF+1	M{(85+0)=85,(64+28)=92,(95+1-12)=84}=92	92+12=104
33	Lct cột 5	1	25,31	M{(58+0)=58,(76+0)=76}=76	76+1=77
34	Lcp cột 5	1	26,33	M{(59+0)=59,(77+0)=77}=77	77+1=78
35	Đbt cột 5	1	27,34	M{(60+0)=60,(78+0)=78}=78	78+1=79
36	Tcp cột 5	1	28,35	M{(61+0)=61,(79+0)=79}=79	79+1=80
37	Lcp dsàn 5	12	29,36	M{(73+0)=73,(80+0)=80}=80	80+12=92
38	Lct dsàn 5	12	30,37SS+1	M{(74+0)=74,(80+1)=81}=81	81+12=93
39	Đbt dsàn 5	12	31,38SS+2	M{(76+0)=76,(81+2)=83}=83	83+12=95
40	Tcp dsàn 5	12	32,39SS+28,47FF+1	M{(104+0)=104,(83+28)=111,(114+1-12)=103}=111	111+12=123
41	Lct cột 6	1	33,39	M{(77+0)=77,(95+0)=95}=95	95+1=96
42	Lcp cột 6	1	34,41	M{(78+0)=78,(96+0)=96}=96	96+1=97
43	Đbt cột 6	1	35,42	M{(79+0)=79,(97+0)=97}=97	97+1=98
44	Tcp cột 6	1	36,43	M{(80+0)=80,(98+0)=98}=98	98+1=99
45	Lcp dsàn 6	12	37,44	M{(92+0)=92,(99+0)=99}=99	99+12=111
46	Lct dsàn 6	12	38,45SS+1	M{(93+0)=93,(99+1)=100}=100	100+12=112
47	Đbt dsàn 6	12	39,46SS+2	M{(95+0)=95,(100+2)=102}=102	102+12=114
48	Tcp dsàn 6	12	47SS+10	102+10=112	112+12=124

Tính lượt về với hạn muộn:

• Mỗi loại công việc liền sau p quan hệ với công việc i liền trước theo quan hệ FS. Với C_ip^FS là độ trễ giữa hai công việc i và p.
• Mỗi loại công việc liền sau q quan hệ với công việc i liền trước theo quan hệ SS. Với C_iq^SS là độ trễ giữa hai công việc i và q.
• Mỗi loại công việc liền sau m quan hệ với công việc i liền trước theo quan hệ FF. Với C_im^FF là độ trễ giữa hai công việc i và m.
• Mỗi loại công việc liền sau n quan hệ với công việc i liền trước theo quan hệ SF. Với C_in^SF là độ trễ giữa hai công việc i và n.

BM_i = min{(BM_p – C_ip^FS – T_i), (BM_q – C_iq^SS), (BM_m + T_m – C_im^FF – T_i), (BM_n + T_n - C_in^SF)} = min{(BM_p - C_ip^FS – T_i), (BM_q - C_iq^SS), (KM_m – C_im^FF – T_i), (KM_n - C_in^SF)}

KM_i = BM_i + T_i = min{(BM_p - C_ip^FS), (BM_q - C_iq^SS + T_i), (KM_m – C_im^FF), (KM_n - C_in^SF + T_i)}

Với mọi loại công việc p, q, m, n liền sau công việc i. (Các mũi tên quan hệ giữa công việc i với mọi công việc p, q, m, n là tất cả, đều hướng ra khỏi công việc i.)

SCT	Tên công tác	Thời lượng Ti	Quan hệ liền sau và độ trễ	BMi	KMi
48	Tcp dsàn 6	12		124-12=112	124
47	Đbt dsàn 6	12	48SS+10,40FF+1	114-12=102	m{(112-10+12)=114,(124-1)=123}=114
46	Lct dsàn 6	12	47SS+2	102-2=100	100+12=112
45	Lcp dsàn 6	12	46SS+1	100-1=99	99+12=111
44	Tcp cột 6	1	45	99-1=98	99-0=99
43	Đbt cột 6	1	44	98-1=97	98-0=98
42	Lcp cột 6	1	43	97-1=96	97-0=97
41	Lct cột 6	1	42	96-1=95	96-0=96
40	Tcp dsàn 5	12		124-12=112	124
39	Đbt dsàn 5	12	47,41,40SS+28,32FF+1	95-12=83	m{(102-0)=102,(95-0)=95,(112-28+12)=96,(112-1)=111}=95
38	Lct dsàn 5	12	46,39SS+2	93-12=81	m{(100-0)=100,(83-2+12)=93}=93
37	Lcp dsàn 5	12	45,38SS+1	92-12=80	m{(99-0)=99,(81-1+12)=92}=92
36	Tcp cột 5	1	44,37	80-1=79	m{(98-0)=98,(80-0)=80}=80
35	Đbt cột 5	1	43,36	79-1=78	m{(97-0)=97,(79-0)=79}=79
34	Lcp cột 5	1	42,35	78-1=77	m{(96-0)=96,(78-0)=78}=78
33	Lct cột 5	1	41,34	77-1=76	m{(95-0)=95,(77-0)=77}=77
32	Tcp dsàn 4	12	40	112-12=100	112-0=112
31	Đbt dsàn 4	12	39,33,32SS+28,24FF+1	76-12=64	m{(83-0)=83,(76-0)=76,(100-28+12)=84,(100-1)=99}=76
30	Lct dsàn 4	12	38,31SS+2	74-12=62	m{(81-0)=81,(64-2+12)=74}=74
29	Lcp dsàn 4	12	37,30SS+1	73-12=61	m{(80-0)=80,(62-1+12)=73}=73
28	Tcp cột 4	1	36,29	61-1=60	m{(79-0)=79,(61-0)=61}=61
27	Đbt cột 4	1	35,28	60-1=59	m{(78-0)=78,(60-0)=60}=60
26	Lcp cột 4	1	34,27	59-1=58	m{(77-0)=77,(59-0)=59}=59
25	Lct cột 4	1	33,26	58-1=57	m{(76-0)=76,(58-0)=58}=58
24	Tcp dsàn 3	12	32	100-12=88	100-0=100
23	Đbt dsàn 3	12	31,25,24SS+28,16FF+1	57-12=45	m{(64-0)=64,(57-0)=57,(88-28+12)=72,(88-1)=87}=57
22	Lct dsàn 3	12	30,23SS+2	55-12=43	m{(62-0)=62,(45-2+12)=55}=55
21	Lcp dsàn 3	12	29,22SS+1	54-12=42	m{(61-0)=61,(43-1+12)=54}=54
20	Tcp cột 3	1	28,21	42-1=41	m{(60-0)=60,(42-0)=42}=42
19	Đbt cột 3	1	27,20	41-1=40	m{(59-0)=59,(41-0)=41}=41
18	Lcp cột 3	1	26,19	40-1=39	m{(58-0)=58,(40-0)=40}=40
17	Lct cột 3	1	25,18	39-1=38	m{(57-0)=57,(39-0)=39}=39
16	Tcp dsàn 2	12	24	88-12=76	88-0=88
15	Đbt dsàn 2	12	23,17,16SS+28,8FF+1	38-12=26	m{(45-0)=45,(38-0)=38,(76-28+12)=60,(76-1)=75}=38
14	Lct dsàn 2	12	22,15SS+2	36-12=24	m{(43-0)=43,(26-2+12)=36}=36
13	Lcp dsàn 2	12	21,14SS+1	35-12=23	m{(42-0)=42,(24-1+12)=35}=35
12	Tcp cột 2	1	20,13	23-1=22	m{(41-0)=41,(23-0)=23}=23
11	Đbt cột 2	1	19,12	22-1=21	m{(40-0)=40,(22-0)=22}=22
10	Lcp cột 2	1	18,11	21-1=20	m{(39-0)=39,(21-0)=21}=21
9	Lct cột 2	1	17,10	20-1=19	m{(38-0)=38,(20-0)=20}=20
8	Tcp dsàn 1	12	16	76-12=64	76-0=76
7	Đbt dsàn 1	12	15,9,8SS+28	19-12=7	m{(26-0)=26,(19-0)=19,(64-28+12)=48}=19
6	Lct dsàn 1	12	14,7SS+2	17-12=5	m{(24-0)=24,(7-2+12)=17}=17
5	Lcp dsàn 1	12	13,6SS+1	16-12=4	m{(23-0)=23,(5-1+12)=16}=16
4	Tcp cột 1	1	12,5	4-1=3	m{(22-0)=22,(4-0)=4}=4
3	Đbt cột 1	1	11,4	3-1=2	m{(21-0)=21,(3-0)=3}=3
2	Lcp cột 1	1	10,3	2-1=1	m{(20-0)=20,(2-0)=2}=2
1	Lct cột 1	1	9,2	1-1=0	m{(19-0)=19,(1-0)=1}=1

Thiết kế biện pháp kỹ thuật an toàn

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 1 phân đoạn cho 1 tầng.

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 6 phân đoạn cho 1 tầng.

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 12 phân đoạn cho 1 tầng.

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 12 phân đoạn cho 1 tầng.

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 1 phân đoạn cho 1 tầng (xiên và ngang PJ).

Tiến độ phân thân khi chia đợt thi công cột làm 6 phân đoạn cho 1 tầng (xiên và ngang PJ).

CHƯƠNG IV. HƯỚNG DẪN THỂ HIỆN BẢN VẼ KỸ THUẬT THI CÔNG

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/CHƯƠNG IV. HƯỚNG DẪN THỂ HIỆN BẢN VẼ KỸ THUẬT THI CÔNG

Bản vẽ đồ án mẫu về công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng.

Mặt bằng quy trình công nghệ thi công bê tông toàn khối

Mặt bằng quy trình công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng.

Mặt bằng công nghệ thi công 1 đợt/tầng

Mặt bằng công tác cốp pha dầm sàn toàn khối.

Mặt bằng công tác đổ bê tông và công tác cốt thép dầm sàn.

Đây là hình vẽ chính của toàn bộ đồ án. Nguyên tắc thể hiện mặt bằng này là: chỉ thể hiện các quá trình công nghệ thi công bê tông cốt thép toàn khối đang diễn tiến, theo hướng thể hiện từ trái sang phải mặt bằng, mà không thể hiện những quá trình đã thi công xong hoặc chưa được thi công đến. Các quá trình công nghệ thi công trước trong dây chuyền công nghệ, được thể hiện nằm trên một hoặc vài phân khu phía trái mặt bằng (ví dụ thi công đổ bê tông sàn sườn thể hiện trên một phân khu đầu tiên của mặt bằng với hướng đổ, vị trí mạch ngừng thẳng đứng của sàn sườn được thể hiện rõ cốp pha ngăn mạch ngừng của phân khu, sàn công tác, thiết bị đầm và một phần khu vực đang đổ bê tông với lưới cốt thép sàn khu vực chưa có bê tông), các quá trinh công nghệ thi công sau (thi công công tác cốt thép sàn sườn, rồi thi công cốp pha sàn và dầm) được thể hiện nằm lần lượt về phía phải mặt bằng, hướng quy trình công nghệ là từ phải sang trái mặt bằng. Các quy trình công nghệ sau cũng nằm trong một hoặc một vài phân khu, và được bóc tách dần theo chiều sâu thể hiện (ví dụ công tác cốp pha, lần lượt thể hiện từ trái sang phải những khu vực sau: khu vực đang rải ván sàn, khu vực đang lắp đặt đà ngang và cột chống đơn hay giáo chống tổ hợp, khu vực lắp đặt giáo chống tổ hợp, khu vực lắp đặt thành dầm (có thể kèm lắp cốt thép dầm), khu vực lắp đặt ván khuôn đáy dầm và cột chống đơn (hay giáo chống tổ hợp) đỡ đáy dầm).

Mặt cắt công nghệ dọc và mặt cắt công nghệ ngang

Mặt cắt ngang thể hiện quy trình công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng (qua sàn và dầm chính).

Mặt cắt dọc thể hiện quy trình công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng (qua dầm phụ).

Mặt cắt dọc thể hiện quy trình công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng (qua sàn).

Mặt cắt dọc nhà nhiều tầng thi công theo công nghệ một đợt trên một tầng.

Mặt bằng phân khu thi công dầm và sàn bê tông cốt thép

Mặt bằng phân chia phân đoạn đổ bê tông dầm vàn sàn của một tầng nhà.

CHƯƠNG V. CÁC SỔ TAY KỸ THUẬT

Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/CHƯƠNG V. CÁC SỔ TAY KỸ THUẬT

Thông số của các tấm ván khuôn thép định hình thông thường

Loại tấm ván khuôn	Chiều ngang ván khuôn	Chiều cao ván khuôn	Chiều dầy thép làm ván	Diện tích tiết diện ván khuôn	Mô men quán tính đối với trục trung hòa của ván khuôn	Khoảng cách trục trung hòa tới mặt trên ván khuôn	Trọng lượng tấm ván khuôn	Chiều dài ván khuôn
V1015 V1515 V2015 V2515 V3015	100 (mm) 150 (mm) 200 (mm) 250 (mm) 300 (mm)	55 (mm) 55 (mm) 55 (mm) 55 (mm) 55 (mm)	2,5 (mm) 2,5 (mm) 2,5 (mm) 2,5 (mm) 2,5 (mm)	5,125 (cm2) 6,375 (cm2) 7,625 (cm2) 10,188 (cm2) 11,438 (cm2)	15,7260 (cm4) 17,7262 (cm4) 19,0728 (cm4) 27,3449 (cm4) 28,6091 (cm4)	1,534 (cm) 1,257 (cm) 1,072 (cm) 1,188 (cm) 1,072 (cm)	6,7 (kg) 8,6 (kg) 10,4 (kg) 13,7 (kg) 15,6 (kg)	1500 (mm) 1500 (mm) 1500 (mm) 1500 (mm) 1500 (mm)

Một số loại thùng đổ bê tông thông dụng

Loại thùng dạng khối hộp chữ nhật của Hòa Phát Việt Nam:

Thông số kỹ thuật	Thứ nguyên	Loại 0,6 m³ đổ dầm sàn	Loại 0,6 m³ đổ cột vách	Loại 0,9 m³ đổ dầm sàn	Loại 0,9 m³ đổ cột vách
Kích thước: Dài*Rông*Cao	m	1,0*1,0*1,3	1,0*1,0*1,3	1,0*1,0*1,5	1,0*1,0*1,5
Dung tích cho phép	m³	0,6	0,6	0,9	0,9
Trọng lượng vỏ thùng	Kg	170	200	220	260
Chiều dài ống dẫn mềm D220	m	0,0	3,0	0,0	3,0

Loại thùng dạng trụ tròn của GarBro:

Loại thùng đổ bê tông	Dung tích tối đa	Dung tích hiệu dụng	Bán kính ngoài	Bán kính trong	Chiều cao nạp	Trọng lượng bì thùng đổ
GarBro 410R GarBro 413R GarBro 420R GarBro 427R GarBro 440R	0,283 (m3) 0,382 (m3) 0,575 (m3) 0,779 (m3) 1,147 (m3)	0,255 (m3) 0,382 (m3) 0,573 (m3) 0,765 (m3) 1,147 (m3)	965 (mm) 965 (mm) 1194 (mm) 1422 (mm) 1575 (mm)	915 (mm) 915 (mm) 1143 (mm) 1372 (mm) 1524 (mm)	864 (mm) 1042 (mm) 1118 (mm) 1168 (mm) 1346 (mm)	107,5 (kG) 116,6 (kG) 149,7 (kG) 181,4 (kG) 226,8 (kG)

Định mức sử dụng lao động

Định mức lao động 726-VNDCCH

Định mức lao động 726 của chính phủ VNDCCH.

Dưới đây là một số mã hiệu định mức lao động 726 cho một vài công việc trong thi công nhà nhiều tầng bê tông cốt thép toàn khối:

• Định mức cho các công việc cốp pha:

Định mức dự toán xây dựng 1776-CHXHCNVN

Dưới đây là một số mã hiệu định mức lao động 1776 cho một vài công việc trong thi công nhà nhiều tầng bê tông cốt thép toàn khối:

Thông số cần trục tháp loại đối trọng dưới chạy trên ray

Thông số các họ cần trục tháp quay loại GTMR400A của hãng Potain.

• Họ cần trục tháp Potain GTMR trong họ cần trục tháp tự đứng.
• Họ cần trục tháp Potain tự đứng - Self erecting cranes.

Thông số cần trục tháp loại đối trọng trên tháp cố định, tay cần quay

Cần trục tháp Potain họ đỉnh quay - Top slewing cranes.

Thông số máy đào gầu nghịch

Máy đào gầu nghịch hãng Kato.

Danh sách các hãng lớn chế tạo máy đào nổi tiếng trên thế giới:

• Công ty Bobcat
• Công ty Quốc tế Bucyrus
• Case CE (CASE)
• Caterpillar (CAT)
• Công ty Toàn cầu CNH
• Tập đoàn Doosan (trước đây là hãng Máy móc và Công nghiệp nặng Daewoo)
• ENMTP
• Hãng Máy xây dựng Hitachi
• Hydrema
• Tập đoàn Công nghiệp nặng Hyundai
• John Deere
• JCB (JCB)
• Công ty Trách nhiệm hữu hạn Komatsu
• Công ty Thiết bị xây dựng LBX (Link-Belt)
• ThyssenKrupp
• Hãng Máy xây dựng Mỹ-Kobelco
• Kubota
• Liebherr
• Hãng Máy xây dựng LiuGong
• Hãng Larsen và Toubro (LT)
• Tập đoàn Công nghiệp nặng Mitsubishi
• Hãng Xây dựng New Holland
• Hãng Orenstein và Koppel (O&K)
• Poclain
• Tập đoàn Samsung
• Hãng Khai khoáng và Xây dựng Sandvik
• Tập đoàn Sany
• ST Kinetics
• Tập đoàn Terex
• Hãng Thiết bị xây dựng Volvo
• Wacker Neuson
• XCMG

CHƯƠNG VI. BIỆN PHÁP THI CÔNG MÓNG NHÀ

Đào đất bằng máy đào gầu nghịch

kỹ thuật đào đất và đổ đất lên ô tô tải của máy xúc gầu nghịch, làm việc theo sơ đồ đào ngang.

kỹ thuật đào đất và đổ đất lên ô tô tải của máy xúc gầu nghịch, làm việc theo sơ đồ đào dọc.

Máy xúc gầu nghịch có thể làm việc với 2 sơ đồ đào, gần giống như máy xúc gầu thuận, là:

• Đào ngang, giống với đào ngang của máy đào gầu thuận, áp dụng khi bề rộng khoang đào (hố đào chạy dài) không lớn vượt quá bán kính đào lớn nhất (tức là bán kính cho phép) của máy xúc nghịch. Trong sơ đồ này, máy đứng trên một phía bờ hố đào và chạy dọc bên cạnh hố đào (hướng di chuyển song song với hố đào). Bộ phận công tác (tay cần và gầu đào) cùng với phần cabin phía trên mâm quay, xoay ra theo hướng vuông góc với hướng di chuyển của máy và chiều dọc khoang đào, đào theo chiều ngang hố. Đất đào được đổ về phía sau hướng di chuyển của máy xúc nghịch khi đổ đất lên bờ, hay vào thùng của ô tô tải (góc quay máy giữa vị trí đào xa nhất và vị trí đổ là khoảng ≥ 90^o). Sơ đồ đào ngang, nhìn chung, hạn chế hơn sơ đồ đào dọc, do diện bề rộng khoang đào nằm trong khoảng phân bố hẹp hơn (< R_max) so với đào dọc, và góc quay máy giữa đào-đổ là lớn ≥ 90^o nên năng suất thấp hơn sơ đồ đào dọc (loại sơ đồ có thể có thể giảm góc quay máy giữa đào và đổ tới khoảng 60^o).
• Đào dọc (đào đối đỉnh), gần giống với đào dọc của máy đào gầu thuận, máy đào đứng ở vị trí đường trục (chính giữa) của khoang đào sẽ được đào và chạy dọc theo hướng chiều dài của khoang đào, đổ đất sang hai bên bờ, hay lên ô tô tải đỗ ở hai bên máy đào. Tuy nhiên, khác với máy đào gầu thuận là: do đào đất ở hố thấp hơn máy, máy đào gầu nghịch đào dọc thường móc dần phần đất nền nơi máy đào đứng nên khi di chuyển thì máy chạy dật lùi chứ không tiến như máy đào gầu thuận. Bề rộng khoang đào về lý thuyết có thể mở rộng tối đa tới 2 lần bán kính đào lớn nhất R_max, khi quay máy đào 90^o sang cả hai bên. Tuy nhiên, việc đào với khoang đào rộng tối đa như vậy làm mất ổn định cho vùng nền đất tại vị trí máy đứng, có thể làm máy lật xuống hố đào. Nên trong thực tế, kích thước khoang đào dọc của máy đào gầu nghịch B_kđ nên nằm trong khoảng (1,42-1,73)R_max, lần lượt tương ứng với góc mở tay cần khi đào sang mỗi phía bên hông máy đào là 45^o-60^o, cũng lần lượt tương ứng với góc quay máy khi đổ sang mỗi bên là khoảng 60^o-75^o. Bề rộng khoang đào dọc của máy đào gầu nghịch hợp lý nhất là bằng 1,42R_max, tương ứng với góc mở tay cần khi đào sang mỗi bên hông máy là 45^o, khối lượng đất đào được tại một vị trí là khoảng trung bình không quá nhỏ. Nhưng máy đào làm việc đạt năng suất, do có thể bố trí vị trí đổ đất lên bờ hay lên ô tô (vị trí ô tô đỗ) hợp với phương trục hố đào (cũng là trục di chuyển của máy đào) một góc khoảng 60^o < 90^o, làm giảm thời gian mỗi chu kỳ đào-đổ của máy đào gầu nghịch.

Dung tích gầu đào của máy đào gầu nghịch thường nhỏ, bằng khoảng nửa so với máy đào gầu nghịch cùng công suất động cơ. Đối với máy đào gầu thuận, thì xe ô tô tải hợp lý có dung tích thùng xe chứa được từ 3-5 gầu đào thuận. Sự phối hợp về mặt dung tích giữa máy đào gầu nghịch với xe ô tô tải hợp lý là xe tải nên chọn là loại có dung tích thùng xe chứa được khoảng từ 6-9 gầu đào của máy đào gầu nghịch.

Năng suất của máy đào gầu nghịch có thể được ước tính (với đơn vị tính là: m³ đất xới rời tơi xốp/8 giờ) theo công thức:

N=(8*(S_ChuKỳ*K_{ĐộSâu-GócQuay}*K_ThờiGian))*(V_gầu*K_ĐầyGầu)

Trong đó:

• S_ChuKỳ là Số chu kỳ (đào-đổ) tiêu chuẩn của máy xúc gầu nghịch thủy lực, tra theo Bảng 2. (chu kỳ/giờ)
• K_{ĐộSâu-GócQuay} là Hệ số xét đến ảnh hưởng, của độ sâu đào thực tế cùng với góc quay máy từ nơi đào đến nơi đổ, tới năng suất làm việc của máy đào gầu nghịch, tra theo Bảng 3.
• K_ThờiGian là Hệ số sử dụng thời gian, hay còn gọi là hệ số hiệu quả công việc. K_ThờiGian = 0,8-0,85
• V_gầu là Dung tích của gầu đào chứa đầy đất tơi xốp đã được đào. (m³ đất xới rời tơi xốp)
• K_ĐầyGầu là Hệ số múc đầy gầu hay còn gọi là hệ số đầy vơi, phụ thuộc vào loại đất được đào, tra theo Bảng 1.
• Mỗi ca công tác tiêu chuẩn của máy đào là 8 giờ.

Khi tính năng suất theo khối lượng đất liền thổ được đào đi (đơn vị tính là m³ đất liền thổ/Ca công tác), thì công thức tính năng suất phải được chuyển đổ với hệ số độ tơi ban đầu của đất đào, như sau:

N_{ĐấtLiềnThổ} = N / ρ_o

trong đó ρ_o là hệ số độ tơi ban đầu của đất xới rời tơi xốp vừa được máy đào lên.

Có thể quy đổi số chu kỳ đào-đổ trong mỗi giờ như sau: (S_ChuKỳ*K_{ĐộSâu-GócQuay}) = 3600/T_ck

trong đó T_ck là thời gian thực hiện một chu kỳ công tác trung bình thực tế của máy đào, (đơn vị tính là: giây), bao gồm các thời gian đào đất, quay máy từ nơi đào đến nơi đổ, đổ đất, quay máy từ nơi đổ về nơi đào, di chuyển máy đào sang vị trí đào mới.

Bảng 1. Hệ số đầy gầu của máy đào, K_ĐầyGầu.

Loại đất của hố đào	Hệ số đầy gầu
Đất thường, đất phù sa	0,80-1,10
Cát sỏi	0,90-1,00
Đất sét cứng	0,65-0,95
Đất sét nhão	0,50-0,90
Đá nổ mìn văng xa	0,70-0,90
Đá nổ mìn om	0,40-0,70

Bảng 2. Số chu kỳ công tác (đào-đổ) tiêu chuẩn trong mỗi giờ công tác của máy đào gầu nghịch cơ cấu thủy lực, S_ChuKỳ.

Loại đất của hố đào	Cỡ máy đào gầu nghịch theo dung tích gầu
	Máy đào gầu nghịch loại đầu kéo bánh lốp (wheel tractor)	Máy đào gầu nghịch loại nhỏ (≤ 0,76 m3)	Máy đào gầu nghịch loại vừa (0,94-1,72 m3)	Máy đào gầu nghịch loại lớn (≥ 1,72 m3)
Loại đất mềm (cát, sỏi, đất phù sa)	170 (chu kỳ/giờ)	250 (chu kỳ/giờ)	200 (chu kỳ/giờ)	150 (chu kỳ/giờ)
Loại đất cứng vừa (đất thường, đất sét mềm)	135 (chu kỳ/giờ)	200 (chu kỳ/giờ)	160 (chu kỳ/giờ)	120 (chu kỳ/giờ)
Loại đất cứng (đất sét cứng, đá)	110 (chu kỳ/giờ)	160 (chu kỳ/giờ)	130 (chu kỳ/giờ)	100 (chu kỳ/giờ)

Bảng 3. Hệ số ảnh hưởng, của độ sâu đào và góc quay máy từ nơi đào đến nơi đổ, tới năng suất của máy đào gầu nghịch, K_{ĐộSâu-GócQuay}.

Độ sâu đào so với chiều sâu đào lớn nhất của máy	Góc quay máy từ nơi đào đến nơi đổ
	45o	60o	75o	90o	120o	180o
H = 30%Hmax	1,33	1,26	1,21	1,15	1,08	0,95
H = 50%Hmax	1,28	1,21	1,16	1,10	1,03	0,91
H = 70%Hmax	1,16	1,10	1,05	1,00	0,94	0,83
H = 90%Hmax	1,04	1,00	0,95	0,90	0,85	0,75

Thông số các họ máy đào gầu nghịch HD800v2, hãng Kato.

N_o = (8*(S_ChuKỳ*K_{ĐộSâu-GócQuay}*K_ThờiGian))*(V_gầu*K_ĐầyGầu/ρ_o) = (8x(200x1,26x(50/60)))x((0,8x0,95)/1,25) = (8x(200x1,26x0,8333))x(0,8x0,95)/1,25 = 1021,440 [m3/ca]

CHƯƠNG VII. VÍ DỤ THI CÔNG MÓNG NHÀ

Mặt cắt hố đào và móng công trình ví dụ

Mặt bằng hố đào công trình ví dụ

Mặt cắt công việc đào đất hố móng công trình ví dụ.

Mặt bằng công việc đào đất hố móng công trình ví dụ.

Mô hình mô phỏng địa hình tự nhiên trước san (dạng Mô hình thông tin xây dựng (BIM) và mô hình thiết kế san đất nền.

Mặt bằng cao độ tự nhiên của một thửa đất được quy hoạch san, dựa trên đường đồng mức (chia nhỏ tới 0,1 m cao độ) trong bản đồ địa hình, chia theo lưới ô vuông cạnh 12,5 m.

Biểu đồ công năng vận chuyển đất san từ vùng đào sang vùng đắp Cu-ti-nôp, qua đó để xác định cự ly vận chuyển trung bình và các hướng vận chuyển từ vùng đào sang vùng đắp.

Cấu tạo kết cấu móng:

• Các đài móng trục A, C, E có kích thước 1,6x2,6m. Dật 01 cấp lên cao là 0,45m.
• Các đài móng trục B, D có kích thước 1,6x2,8m. Dật 01 cấp lên cao là 0,45m.
• Các giằng móng dọc trục A, B, C, D, E có tiết diện 0,45x0,25m.
• Các giằng móng ngang trục 1-31 có tiết diện 0,75x0,25m.
• Chiều sâu đáy móng kể cả lót móng là -1,9m so với cốt 0,0. Cốt đất tự nhiên là -0,45m so với cốt 0,0.
• Chiều sâu toàn bộ hố đào móng là 1,45m. Với chiều sâu này (< 1,5m), thì khoảng cách mở đáy móng tính từ mép móng (mép bê tông lót) ra đến chân taluy hố móng được chọn là 0,5m.
• Đất hố móng giả thiết là đất cát pha, với chiều sâu hố đào H < 1,5m thì độ dốc lớn nhất cho phép của mái dốc (taluy) hố đào là 1/0,75. Giả thiết hệ số tơi xốp ban đầu của đất đào lên khỏi hố đào là ρ_o = 1,25.

N_o = (8*(S_ChuKỳ*K_{ĐộSâu-GócQuay}*K_ThờiGian))*(V_gầu*K_ĐầyGầu/ρ_o) = (8x(200x1,26x(50/60)))x((0,8x0,95)/1,25) = (8x(200x1,26x0,8333))x(0,8x0,95)/1,25 = 1021,440 [m3/ca]