Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật thi công

Đồ án "Kỹ thuật thi công I: Thiết kế biện pháp thi công bê tông cốt thép toàn khối nhà nhiều tầng" được thực hiện bởi sinh viên Trần Đức Huân (Lớp 64KT6, MSSV: 91564), dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn tại Khoa Kinh tế & Quản lý Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng. Đề tài tập trung giải quyết bài toán thiết kế tổ chức và kỹ thuật thi công phần kết cấu thân bê tông cốt thép (BTCT) toàn khối cho một công trình dân dụng nhiều tầng theo Phương án số 7.

Nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật được xác định theo các nội dung chính trong văn bản:

  1. Xác định đặc điểm hình học, kết cấu và điều kiện kỹ thuật của công trình (kích thước móng, cột, dầm, sàn, chiều cao các tầng).
  2. Lựa chọn giải pháp công nghệ ván khuôn, đà giáo và tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận cốp pha chịu lực (ván khuôn sàn, ván khuôn dầm, ván khuôn cột).
  3. Thiết lập quy trình gia công, cắt, uốn, nối buộc và vận chuyển cốt thép theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
  4. Xác định yêu cầu thành phần vật liệu, cấp phối và quy trình kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông trước, trong và sau khi đổ.
  5. Tính toán lựa chọn tổ hợp máy và thiết bị thi công chính (cần trục tháp chạy trên ray, máy trộn bê tông tại chỗ, máy đầm dùi, máy đầm bàn).
  6. Phân chia đợt, phân đoạn thi công trên mặt bằng và lập tiến độ thi công toàn diện theo phương pháp dây chuyền nhịp nhàng.
  7. Đề xuất các biện pháp kỹ thuật an toàn lao động và vệ sinh môi trường trong quá trình xây dựng công trình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Công trình nhà bê tông cốt thép toàn khối 9 tầng, gồm 17 bước cột ($B = 3{,}3\text{ m}$), tổng chiều dài mặt bằng $L = 56{,}1\text{ m}$; mặt bằng gồm 4 nhịp kết cấu (2 nhịp biên $L_1 = 5{,}8\text{ m}$ và 2 nhịp giữa $L_2 = 4{,}7\text{ m}$), tổng chiều rộng mặt bằng $B = 21{,}0\text{ m}$.
  • Phạm vi không gian: Phần kết cấu thân bê tông cốt thép toàn khối từ tầng 1 đến tầng mái. Chiều cao tầng 1 là $H_1 = 3{,}8\text{ m}$, các tầng 2 đến tầng 9 có chiều cao điển hình $H_2 = \dots = H_9 = 3{,}2\text{ m}$; tổng chiều cao xây lắp của công trình là $H_{ct} = 29{,}4\text{ m}$.
  • Phạm vi thời gian và điều kiện môi trường: Công trình được giả định thi công trong điều kiện khí hậu mùa đông, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật bổ sung về thời gian ninh kết, che chắn nhiệt độ và dưỡng ẩm bê tông ngoài trời.

Cơ sở quy chuẩn, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán

Hệ thống văn bản pháp lý, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật được tác giả trích dẫn làm căn cứ thực hiện gồm:

  • Văn bản pháp luật và Quy chuẩn kỹ thuật: Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 và Luật Xây dựng sửa đổi năm 2020; Nghị định 06/2021/NĐ-CP hướng dẫn quản lý chất lượng thi công và bảo trì công trình xây dựng; Thông tư 16/2021/TT-BXD ban hành QCVN 18:2021/BXD về an toàn trong thi công xây dựng; Thông tư 11/2019/TT-BXD hướng dẫn xác định giá ca máy và thiết bị thi công; QCVN 02:2009/BXD số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng; QCXDVN 05:2008/BXD an toàn sinh mạng và sức khỏe cho nhà ở và công trình công cộng.
  • Tiêu chuẩn quốc gia về thi công, nghiệm thu và máy xây dựng: TCVN 4453:1995 (kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – quy phạm thi công và nghiệm thu); TCVN 4055:2012 (tổ chức thi công); TCVN 4252:2012 (quy trình lập thiết kế tổ chức xây dựng và thiết kế tổ chức thi công); TCVN 4087:2012 (sử dụng máy xây dựng); TCVN 4091:1985 (nghiệm thu công trình xây dựng); TCVN 4473:2012 (máy làm đất); TCVN 5718:1993 (chống thấm mái và sàn BTCT); TCVN 5724:1993 (điều kiện tối thiểu thi công và nghiệm thu BTCT); TCVN 5641:2012 (bể chứa BTCT); TCVN 8163:2009 (mối nối cốt thép bằng ống ren); TCVN 8828:2011 (bảo dưỡng ẩm tự nhiên cho bê tông); TCVN 9334:2012 và TCVN 9335:2012 (xác định cường độ nén không phá hủy); TCVN 9338:2012 (thời gian đông kết); TCVN 9340:2012 (bê tông trộn sẵn); TCVN 9341:2012 (bê tông khối lớn); TCVN 9342:2012 (cốp pha trượt); TCVN 9343:2012 (bảo trì kết cấu); TCVN 9344:2012 (thử tải tĩnh); TCVN 9345:2012 (phòng chống nứt kết cấu trong khí hậu nóng ẩm); TCVN 9348:2012 (kiểm tra ăn mòn cốt thép); TCVN 9380:2012 (giáo treo nhà cao tầng); TCVN 9382:2012 (cát nghiền cho bê tông).
  • Tiêu chuẩn vật liệu bê tông: TCVN 4506:2012 (nước trộn); TCVN 9035:2011 (xi măng); TCVN 7570:2006 (cát vàng, đá xây dựng); TCVN 10321:2014 (đá dăm); TCVN 8826:2011 (phụ gia hóa học cho bê tông).

Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật:

  • Phương pháp cơ học kết cấu theo trạng thái giới hạn: Tính toán ván khuôn và đà giáo theo 2 trạng thái giới hạn: trạng thái giới hạn về cường độ (điều kiện bền uốn $\sigma \le [\sigma]_u$) và trạng thái giới hạn về biến dạng (độ võng đàn hồi $f \le [f]$ theo TCVN 4453:1995, quy định $[f] = L/400$ đối với kết cấu có bề mặt lộ ra ngoài).
  • Phương pháp kiểm tra ổn định thanh chịu nén đúng tâm: Cột chống đáy dầm bằng gỗ được mô hình hóa thành kết cấu chịu nén đúng tâm hai đầu khớp, tính toán độ mảnh $\lambda$, xác định hệ số uốn dọc $\varphi$ theo công thức thực nghiệm cho kết cấu gỗ có độ mảnh lớn ($\lambda > 75$).
  • Phương pháp tổ chức thi công dây chuyền chuyên môn hóa: Sử dụng phương pháp dây chuyền nhịp nhàng, tính toán thời gian thi công dựa trên nhịp dây chuyền chuyên môn, gián đoạn công nghệ ninh kết bê tông và gián đoạn chuyển tầng.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp thi công chi tiết

Thiết kế hệ thống ván khuôn và cột chống gỗ

Hệ thống cốp pha và đà giáo sử dụng gỗ xẻ nhóm VII với các chỉ tiêu cơ lý: trọng lượng riêng $\gamma_{gỗ} = 600\text{ kg/m}^3$, cường độ chịu uốn cho phép $[\sigma]_{gỗ} = 100\text{ kg/cm}^2$, môđun đàn hồi $E = 10^5\text{ kg/cm}^2$ (trong tính toán ván thành dầm lấy $E = 1{,}1 \times 10^9\text{ kg/m}^2$).

Tính toán cột chống ván đáy dầm tầng 1:

  • Cột chống gỗ tiết diện $12 \times 12\text{ cm}$, hai đầu liên kết khớp ($\mu = 1$).
  • Chiều cao tầng $H_1 = 3{,}8\text{ m}$; chiều cao tính toán cột chống: $$H_{cc} = H_{tầng} - h_{dầm} - \delta_{ván\ đáy} - h_{nêm} = 3{,}8 - (0{,}3 + 0{,}03 + 0{,}1) = 3{,}37\text{ m}$$
  • Tải trọng nén tác dụng lên cột chống: $N = 398{,}89\text{ kg}$ (tương ứng khoảng cách cột chống tính toán chọn $0{,}94\text{ m}$).
  • Bán kính quán tính tiết diện: $i = 0{,}035\text{ m}$.
  • Độ mảnh: $\lambda = \frac{l_0}{i} = \frac{3{,}37}{0{,}035} = 96{,}29 > 75$.
  • Hệ số uốn dọc thực nghiệm: $\varphi = \frac{3100}{\lambda^2} = 0{,}33$.
  • Ứng suất uốn dọc: $\sigma = \frac{N}{\varphi \cdot F} = \frac{398{,}89}{0{,}33 \times (0{,}12 \times 0{,}12)} = 8{,}39 \times 10^4\text{ kg/m}^2 \le [\sigma]_u = 100 \times 10^4\text{ kg/m}^2$, đảm bảo điều kiện ổn định nén.

Tính toán ván thành dầm và gông ván khuôn cột:

  • Ván thành dầm được coi là dầm liên tục kê lên các nẹp đứng. Tải trọng tác dụng ngang gồm: áp lực thủy tĩnh vữa bê tông tươi khi đầm dùi bán kính $R = 0{,}7\text{ m}$ ($q_{tc} = 225\text{ kg/m}$, $q_{tt} = 270\text{ kg/m}$); tải trọng xung kích do đổ bê tông bằng cần trục tháp ($q_{tc} = 72\text{ kg/m}$, $q_{tt} = 93{,}6\text{ kg/m}$); tải trọng đầm rung ($q_{tc} = 24\text{ kg/m}$, $q_{tt} = 31{,}2\text{ kg/m}$). Tổng tải trọng tiêu chuẩn $q^{tc} = 297\text{ kg/m}$, tải trọng tính toán $q^{tt} = 363{,}6\text{ kg/m}$.
  • Ván khuôn dầm phụ D2 ($20 \times 30\text{ cm}$) bố trí cột chống chữ T với số lượng tối thiểu chọn $n = 5$ cột chống trên chiều dài thông thủy $2{,}99\text{ m}$.
  • Ván khuôn cột C1 tầng 1 ($25 \times 45\text{ cm}$) dày $30\text{ mm}$, tính toán với tải trọng ngang vữa bê tông tươi ($q^{tt} = 450\text{ kg/m}$) và tải trọng đổ bê tông qua thùng treo ($q^{tt} = 195\text{ kg/m}$), tổng tải trọng tính toán $q^{tt} = 645\text{ kg/m}$. Khoảng cách gông cột theo điều kiện cường độ $l_g \le 0{,}76\text{ m}$, chọn $l_g = 0{,}76\text{ m}$; kiểm tra điều kiện biến dạng đạt độ võng $f \le [f] = l/400$. Bố trí $n = 6$ gông cho một cột tầng 1.
Tầng Cột C1: Tiết diện $b \times h$ (m) Cột C1: Khoảng cách gông $L_g$ (m) Cột C1: Số gông $n$ Cột C2: Tiết diện $b \times h$ (m) Cột C2: Khoảng cách gông $L_g$ (m) Cột C2: Số gông $n$
1 $0{,}25 \times 0{,}45$ 0,76 6 $0{,}25 \times 0{,}50$ 0,54 4
2 & 3 $0{,}25 \times 0{,}40$ 0,74 5 $0{,}25 \times 0{,}45$ 0,54 4
4 & 5 $0{,}25 \times 0{,}35$ 0,65 5 $0{,}25 \times 0{,}40$ 0,54 4
6 & 7 $0{,}25 \times 0{,}30$ 0,50 4 $0{,}25 \times 0{,}35$ 0,54 4
8 & 9 $0{,}25 \times 0{,}25$ 0,50 4 $0{,}25 \times 0{,}30$ 0,50 4

Lựa chọn thiết bị cơ giới và máy móc thi công

Do mặt bằng xây dựng trải dài $56{,}1\text{ m}$ và cao 9 tầng ($29{,}4\text{ m}$), tác giả lựa chọn giải pháp sử dụng 1 cần trục tháp quay đối trọng thấp chạy trên ray, mã hiệu KB-504.

Thông số kỹ thuật lựa chọn cần trục KB-504:

  • Độ cao nâng yêu cầu: $$H_{yc} = H_{ct} + H_{at} + H_{ck} + H_t = 29{,}4 + 1{,}0 + 1{,}5 + 0{,}75 = 32{,}65\text{ m}$$ (Trong đó: $H_{at} = 1{,}0\text{ m}$ khoảng cách an toàn, $H_{ck} = 1{,}5\text{ m}$ chiều cao cấu kiện, $H_t = 0{,}75\text{ m}$ chiều cao thiết bị treo buộc). Cần trục đáp ứng độ cao nâng tối đa $H_{max} = 77\text{ m} > 32{,}65\text{ m}$.
  • Sức nâng yêu cầu: $Q_{yc} = k_1 \cdot V \cdot \gamma + q_{vỏ} = 0{,}95 \times 0{,}9 \times 2500 + 220 = 2357{,}5\text{ kg}$ (dung tích thùng đổ $V = 0{,}9\text{ m}^3$, hệ số đầy vơi $k_1 = 0{,}95$). Cần trục đáp ứng sức nâng ở đầu cần $Q_{min} = 6000\text{ kg} > 2357{,}5\text{ kg}$.
  • Tầm với yêu cầu: $$R_{yc} = B_{nhà} + B_{giáo} + B_{at} + r_{đtr} = 21{,}0 + 1{,}5 + 1{,}2 + 4{,}8 = 28{,}5\text{ m}$$ (Bán kính đối trọng cần trục $r_{đtr} = 4{,}8\text{ m}$). Tay cần thiết bị chọn dài $30\text{ m} > 28{,}5\text{ m}$.
  • Thông số vận hành: Vận tốc di chuyển ray $v = 18\text{ m/phút}$ ($0{,}3\text{ m/s}$); vận tốc nâng hạ $v_{nâng} = v_{hạ} = 0{,}9\text{ m/s}$; vận tốc quay bàn $v_{quay} = 0{,}6\text{ vòng/phút}$; vận tốc xe con $v_{xe} = 30\text{ m/phút}$ ($0{,}5\text{ m/s}$); khổ rộng đường ray $r = 6\text{ m}$; khoảng cách trục bánh xe $b = 6\text{ m}$; công suất cơ cấu $P = 50\text{ kW}$.
  • Chiều dài đường ray thi công: Đoạn ray giảm trừ ở 2 đầu hồi: $$L_{bớt} = \sqrt{R_{ctmax}^2 - R_{yc}^2} = \sqrt{30^2 - 28{,}5^2} = 9{,}36\text{ m}$$ Chiều dài ray làm việc thực tế: $L_{ray} = L_{nhà} - 2 \cdot L_{bớt} = 56{,}1 - 2 \times 9{,}36 = 37{,}38\text{ m}$.
  • Thời gian chu kỳ đổ bê tông: Tổng thời gian các thao tác đơn lẻ $\sum t_i = 475{,}2\text{ s}$; thời gian chu kỳ có xét hệ số kết hợp thao tác ($0{,}8$): $T_{ck} = 0{,}8 \times 475{,}2 = 380{,}16\text{ s}$.

Các thiết bị thi công phối hợp:

  • Máy trộn bê tông: Chọn máy trộn di động kiểu tự do TD-500; dung tích thùng 500 lít, thể tích xuất liệu 430 lít; thời gian trộn 60 giây, thời gian nạp và xả 40 giây; số mẻ trộn đạt 36 mẻ/giờ; hệ số xuất liệu $f = 0{,}65$; hệ số sử dụng thời gian $K_{tg} = 0{,}7$; năng suất thực tế $N_{sx} = 7{,}04\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Máy đầm bê tông: Bố trí 3 máy đầm dùi hiệu I-21A năng suất $7\text{ m}^3/\text{ca}$ phục vụ đầm cột và dầm (khối lượng bê tông đầm lớn nhất một phân đoạn là $10{,}287\text{ m}^3$); 1 máy đầm bàn DB160 (kích thước mặt đầm $600 \times 420\text{ mm}$, tần số đập 5500 lần/phút) phục vụ đầm sàn (khối lượng sàn phân đoạn lớn nhất $54{,}65\text{ m}^3$).

Nội dung chính theo từng phần của đồ án

Phần I: Giới thiệu công trình và điều kiện thi công

Phần mở đầu xác lập toàn bộ dữ liệu kích thước hình học cấu kiện và mặt bằng theo đầu bài thiết kế:

  • Kích thước móng: Móng bên (A) kích thước $1{,}4 \times 2{,}2\text{ m}$; móng giữa (B) kích thước $1{,}4 \times 2{,}5\text{ m}$; móng cạnh giữa (C) kích thước $1{,}4 \times 2{,}5\text{ m}$.
  • Kích thước dầm chính: Dầm biên D1b chọn tiết diện $25 \times 60\text{ cm}$ (chiều cao tính toán $H_{dcb} = 58\text{ cm}$); dầm giữa D1g chọn tiết diện $25 \times 50\text{ cm}$ ($H_{dcg} = 47\text{ cm}$). Dầm phụ D2 và D3 chọn kích thước $20 \times 30\text{ cm}$ ($H_{dp} = 27{,}5\text{ cm}$, làm tròn $30\text{ cm}$). Bản sàn dày $s = 12\text{ cm}$, bản mái dày $m = 10\text{ cm}$. Hàm lượng cốt thép giả định $\mu = 1{,}5%$.
  • Tiết diện cột thay đổi theo chiều cao công trình: cứ cách 2 tầng thì kích thước cạnh dài của cột tăng thêm $5\text{ cm}$ từ trên xuống dưới.
  • Giải pháp phân chia đợt thi công theo phương đứng: Mỗi tầng chia làm 2 đợt: Đợt 1 thi công toàn bộ kết cấu chịu lực phương đứng (cột, vách, thang bộ); Đợt 2 thi công kết cấu nằm ngang (dầm, sàn toàn khối).
  • Điều kiện thi công mùa đông: Công tác chuẩn bị chú trọng sắp xếp thứ tự đổ bê tông, tính toán vật liệu giữ nhiệt, bảo dưỡng ngoài trời và tăng cường bảo hộ lao động.

Phần II: Mục đích của việc làm đồ án

Văn bản hệ thống hóa 3 nhóm mục tiêu đào tạo chuyên môn:

  • Về mặt kiến thức: Nắm vững phương pháp tính toán thiết kế ván khuôn gỗ, thiết kế biện pháp thi công cốt thép, thi công bê tông; hiểu rõ trình tự các giai đoạn công việc trên công trường; nắm phương pháp lập quy trình tổ chức, phân chia mặt bằng và bóc tách khối lượng xây lắp.
  • Về mặt kỹ năng: Rèn luyện kỹ năng tổng hợp dữ liệu kỹ thuật, năng lực tư duy độc lập và kỹ năng lập, thể hiện bản vẽ biện pháp thi công xây dựng.
  • Về mặt vận dụng: Cung cấp năng lực chuyên môn để triển khai, thẩm tra và đánh giá các phương án tổ chức thi công thực tế tại các doanh nghiệp xây dựng.

Phần III: Căn cứ thực hiện đồ án và danh mục thiết bị

Phần này tổng hợp danh mục 6 văn bản quy chuẩn, 23 tiêu chuẩn TCVN bắt buộc và tài liệu viện dẫn liên quan đến thiết kế, thi công, nghiệm thu kết cấu BTCT toàn khối. Danh mục thiết bị dự kiến huy động trên công trường gồm: máy ủi, máy lu, máy san, máy xúc, cần trục tháp KB-504, máy trộn bê tông TD-500, vận thăng, máy đầm dùi I-21A, máy đầm bàn DB160, máy hàn điện, máy cắt cốt thép, máy bơm, ô tô vận chuyển, máy kinh vĩ, máy thủy bình, máy nén khí, máy phát điện và máy cân mực laser.

Phần IV: Thiết kế biện pháp thi công chi tiết

Đây là phần nội dung trọng tâm của đồ án, gồm 4 tiểu mục kỹ thuật:

  1. Thiết kế ván khuôn: Tính toán ổn định cột chống dầm chính tầng 1 ($H_{cc} = 3{,}37\text{ m}$, $\lambda = 96{,}29$, $\sigma = 8{,}39 \times 10^4\text{ kg/m}^2 \le [\sigma]_u$); tính toán ván thành dầm và khoảng cách nẹp đứng theo điều kiện bền và võng ($l/400$); tính toán khoảng cách gông ván khuôn cột C1 và C2 từ tầng 1 đến tầng 9; lập bảng thống kê nhu cầu ván khuôn, xà gồ ($8 \times 10\text{ cm}$) và cột chống ($10 \times 10\text{ cm}$, $12 \times 12\text{ cm}$) cho dầm, sàn các tầng.
  2. Biện pháp thi công cốt thép: Quy định độ dãn dài của thanh thép khi gia công uốn (uốn 45° thanh dãn $0{,}5d$; uốn 90° dãn $1{,}0d$; uốn 180° dãn $1{,}5d$); các phương pháp cắt thép ($\Phi \le 10\text{ mm}$ dùng kìm cộng lực, $\Phi \ge 18\text{ mm}$ dùng máy cắt cơ học); kỹ thuật uốn cơ học (nghiêm cấm uốn bằng nhiệt); quy tắc nối buộc cốt thép ($\Phi \le 16\text{ mm}$, tỷ lệ nối không quá 25% diện tích tiết diện đối với thép trơn và 50% đối với thép có gờ; chiều dài nối buộc tuân thủ TCVN 4453:1995: vùng chịu kéo $30d - 45d$, vùng chịu nén $20d - 35d$); kỹ thuật nối hàn (hàn tiếp điểm, hàn đối đầu, hàn hồ quang).
  3. Biện pháp thi công bê tông: Quy định tiêu chuẩn kỹ thuật nguyên vật liệu (nước, cát vàng hạt $0{,}14 - 5\text{ mm}$, xi măng, đá, phụ gia hóa học kiểm soát hàm lượng bọt khí $\le 2%$); quy trình kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông tại hiện trường (đo độ sụt tại vị trí đổ, đúc tổ mẫu thử nén sau 7 ngày và 28 ngày, khoan mẫu hiện trường kiểm tra độ phẳng và cường độ nén/kéo).
  4. Tổ chức thi công và tiến độ dây chuyền:
    • Chia mặt bằng thành 6 phân khu (phân đoạn) thi công. Vị trí mạch ngừng phân đoạn đặt tại khu vực có nội lực nhỏ: khi đổ bê tông song song dầm chính, mạch ngừng dầm phụ bố trí tại khoảng $1/3$ đến $2/3$ nhịp dầm phụ. Độ chênh lệch khối lượng bê tông giữa các phân đoạn khống chế không vượt quá $20%$.
    • Dây chuyền sản xuất gồm 7 quá trình thành phần: (1) Lắp dựng cốt thép cột; (2) Lắp dựng ván khuôn cột; (3) Đổ bê tông cột; (4) Tháo ván khuôn cột và lắp ván khuôn dầm, sàn; (5) Lắp dựng cốt thép dầm, sàn; (6) Đổ bê tông dầm, sàn; (7) Tháo dỡ ván khuôn dầm, sàn.
    • Nhịp dây chuyền chuyên môn chọn $k = 1\text{ ngày}$.
    • Thời gian gián đoạn kỹ thuật mùa đông: ngừng thi công sau khi đổ bê tông cột chờ khô để thi công dầm sàn $t_{z1} = 1\text{ ngày}$; thời gian chờ bê tông phân khu đạt cường độ tháo ván khuôn dầm sàn mùa đông $t_{z2} = 15\text{ ngày}$.
    • Thời gian gián đoạn tổ chức chuyển tầng: $t_{CT} = 1\text{ ngày}$.
    • Tổng thời gian thi công phần kết cấu thân: $$T = (m \cdot N_{tầng} + n - 1)k + (N_{tầng} - 1)t_{CT} + t_{z1} + t_{z2}$$ $$T = (6 \times 9 + 7 - 1) \times 1 + (9 - 1) \times 1 + 1 + 15 = 60 + 8 + 16 = 100\text{ ngày}$$

Phần V: Biện pháp an toàn lao động và vệ sinh môi trường

Nêu rõ các nguyên tắc an toàn trong công tác ván khuôn:

  • Ván khuôn phải chế tạo đúng kích thước, đảm bảo độ cứng, độ bền, kín khít không rò rỉ vữa xi măng. Bề mặt ván tiếp xúc bê tông phải phẳng nhẵn; hệ kết cấu thuận tiện tháo lắp, không gây xung chấn lên kết cấu bê tông mới đóng rắn; số lần luân chuyển ván khuôn gỗ đạt từ 3 đến 7 lần.
  • Quy trình lắp dựng cốp pha cột: Định vị tim cốt, đổ cữ bê tông chân cột mác cao dày $30\text{ cm}$; ghép trước 3 mảng ván thành, nẹp chân, căn chỉnh và đóng nắp mảng thứ 4; cố định hệ gông cột, neo giằng thanh chống xiên và tăng đơ; bố trí cửa sổ vệ sinh và đổ bê tông ở chân cạnh dài của ván khuôn.
  • Quy trình tháo dỡ: Chỉ tiến hành khi bê tông đạt cường độ quy định; tháo dỡ tăng đơ, thanh chống xiên trước, sau đó tháo gông và nẹp cột.

Kết quả tính toán và đóng góp kỹ thuật

Tác giả đã hoàn thiện bảng tổng hợp khối lượng công tác và thông số kỹ thuật chính cho công trình 9 tầng qua các phân đoạn:

Hạng mục công tác Phân đoạn 1, 3, 5 (Tầng 1) Phân đoạn 2, 4, 6 (Tầng 1) Phân đoạn 1, 3, 5 (Tầng 8, 9) Phân đoạn 2, 4, 6 (Tầng 8, 9)
Khối lượng bê tông cột ($m^3$) 4,085 4,085 2,558 2,558
Khối lượng bê tông dầm, sàn ($m^3$) 45,730 50,051 45,844 50,165
Cốt thép cột (tấn) 0,298 0,298 0,186 0,186
Cốt thép dầm, sàn (tấn) 5,169 6,079 5,180 6,091
Ván khuôn cột ($m^2$) 51,680 51,680 35,960 35,960
Ván khuôn dầm, sàn ($m^2$) 353,145 411,283 354,257 412,395
Định mức lao động đổ bê tông cột (công) 9,27 9,27 5,81 5,81
Định mức lao động đổ bê tông dầm, sàn (công) 70,55 77,59 70,72 77,75

Đóng góp kỹ thuật của đồ án:

  • Thiết lập bảng tính chi tiết sự thay đổi tiết diện cột bê tông theo quy luật tăng $5\text{ cm}$ cạnh dài sau mỗi 2 tầng, đồng bộ với việc điều chỉnh kích thước gông cốp pha và giảm dần tải trọng tính toán từ tầng 1 lên tầng 9.
  • Đề xuất phương án vận chuyển và cẩu lắp bằng cần trục tháp KB-504 chạy trên ray ($37{,}38\text{ m}$), giúp tối ưu tầm với bán kính $28{,}5\text{ m}$, bao quát toàn bộ mặt bằng trải dài $56{,}1\text{ m}$.
  • Xây dựng biểu đồ tiến độ dây chuyền nhịp nhàng 100 ngày có tính toán thực tế các yếu tố cản trở công nghệ do điều kiện nhiệt độ thấp mùa đông ($t_{z1} = 1\text{ ngày}$, $t_{z2} = 15\text{ ngày}$).

Hạn chế và phạm vi áp dụng

Dựa trên nội dung đồ án, tài liệu có một số giới hạn kỹ thuật cụ thể:

  • Phạm vi kết cấu: Đồ án thiết kế riêng cho kết cấu khung sàn bê tông cốt thép toàn khối dạng đối xứng chữ nhật (4 nhịp, 17 bước cột); các số liệu tính toán không bao gồm các dạng kết cấu đặc biệt như sàn dự ứng lực, vách thang máy chịu lực lớn hay tầng hầm.
  • Công nghệ vật liệu: Toàn bộ giải pháp ván khuôn và cột chống dựa trên gỗ xẻ nhóm VII truyền thống kết hợp nêm gỗ, chưa tính toán so sánh với các hệ cốp pha định hình hiện đại (cốp pha nhôm, cốp pha thép định hình, hệ giáo giàn nêm/giáo đĩa).
  • Phương thức cung cấp bê tông: Thiết kế chọn giải pháp trộn bê tông thủ công tại chỗ bằng máy trộn TD-500 và cẩu thùng đổ bằng cần trục tháp, không đề xuất biện pháp bơm bê tông thương phẩm bằng xe bơm cần hoặc bơm tĩnh.
  • Phạm vi môi trường: Các thông số gián đoạn công nghệ ($t_{z2} = 15\text{ ngày}$) được ấn định cho điều kiện mùa đông thông thường theo TCVN 4453:1995, văn bản chưa đề cập giải pháp phụ gia đông kết nhanh hay bảo dưỡng sấy nhiệt cưỡng bức.

Giá trị tham khảo chuyên ngành

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Kinh tế xây dựng, Quản lý xây dựng và Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng:

  • Công tác tính toán ván khuôn gỗ: Phương pháp kiểm tra ổn định cột chống dầm theo độ mảnh $\lambda$ và tính toán khoảng cách gông cột theo tải trọng ngang thực tế là biểu mẫu hữu ích để lập thuyết minh đồ án môn học Kỹ thuật thi công I và Thi công II.
  • Công tác bóc tách khối lượng và định mức: Bảng kê khối lượng bê tông, cốt thép, diện tích ván khuôn chi tiết cho từng phân khu và tầng điển hình cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về chia nhỏ phân đoạn theo ca máy và năng suất tổ đội.
  • Lựa chọn thiết bị nâng: Phương pháp tính toán bán kính tầm với $R_{yc}$, sức nâng $Q_{yc}$, chiều cao nâng $H_{yc}$ và chiều dài đoạn ray bớt ở đầu hồi công trình cho cần trục tháp chạy ray KB-504 là quy trình mẫu cho các đồ án tổ chức thi công.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình có quy mô hình học mặt bằng và chiều cao như thế nào?
Công trình gồm 9 tầng, tổng chiều cao $H_{ct} = 29{,}4\text{ m}$ (tầng 1 cao $3{,}8\text{ m}$, các tầng 2 đến 9 cao $3{,}2\text{ m}$). Mặt bằng có 17 bước cột ($B = 3{,}3\text{ m}$), tổng chiều dài $L = 56{,}1\text{ m}$; 4 nhịp kết cấu (2 nhịp biên $5{,}8\text{ m}$, 2 nhịp giữa $4{,}7\text{ m}$), tổng chiều rộng nhà $B = 21{,}0\text{ m}$.

2. Tại sao tác giả lựa chọn cần trục tháp KB-504 chạy trên ray thay vì cần trục cố định?
Do công trình có chiều dài lớn ($56{,}1\text{ m}$) trong khi chiều cao vừa phải (9 tầng, $29{,}4\text{ m}$). Nếu dùng cần trục tháp cố định thì tầm với không phủ kín toàn bộ mặt bằng. Cần trục tháp KB-504 chạy trên đoạn ray dài $37{,}38\text{ m}$ đáp ứng tầm với yêu cầu $R_{yc} = 28{,}5\text{ m}$, sức nâng yêu cầu $Q_{yc} = 2357{,}5\text{ kg}$ và chiều cao nâng yêu cầu $H_{yc} = 32{,}65\text{ m}$.

3. Mặt bằng công trình được phân chia đợt và phân đoạn thi công như thế nào?
Mỗi tầng được phân làm 2 đợt theo phương đứng: Đợt 1 thi công kết cấu thẳng đứng (cột, vách); Đợt 2 thi công kết cấu dầm sàn toàn khối. Mặt bằng mỗi đợt được chia thành 6 phân khu (phân đoạn). Mạch ngừng thi công dầm phụ đặt tại vị trí $1/3$ đến $2/3$ nhịp; chênh lệch khối lượng bê tông giữa các phân đoạn được kiểm soát không quá $20%$.

4. Tiến độ thi công 100 ngày được tính toán dựa trên các thông số kỹ thuật nào?
Tiến độ được lập theo phương pháp dây chuyền nhịp nhàng với nhịp $k = 1\text{ ngày}$, số tầng $N = 9$, số phân đoạn $m = 6$, số dây chuyền đơn $n = 7$. Các khoảng gián đoạn gồm: gián đoạn chuyển tầng $t_{CT} = 1\text{ ngày}$, thời gian ngừng sau khi đổ bê tông cột $t_{z1} = 1\text{ ngày}$, và thời gian dưỡng hộ mùa đông chờ tháo dỡ ván khuôn dầm sàn $t_{z2} = 15\text{ ngày}$. Áp dụng công thức dây chuyền thu được tổng thời gian $T = (6 \times 9 + 7 - 1) \times 1 + (9 - 1) \times 1 + 1 + 15 = 100\text{ ngày}$.

5. Tiết diện cột biến thiên qua các tầng được quy định ra sao?
Theo đề bài, từ tầng trên cùng xuống dưới, cứ cách 2 tầng thì kích thước cạnh dài của cột tăng thêm $5\text{ cm}$. Cụ thể: cột C1 tầng 8-9 là $25 \times 25\text{ cm}$, tầng 6-7 là $25 \times 30\text{ cm}$, tầng 4-5 là $25 \times 35\text{ cm}$, tầng 2-3 là $25 \times 40\text{ cm}$, tầng 1 là $25 \times 45\text{ cm}$. Đối với cột C2: tầng 8-9 là $25 \times 30\text{ cm}$, tầng 6-7 là $25 \times 35\text{ cm}$, tầng 4-5 là $25 \times 40\text{ cm}$, tầng 2-3 là $25 \times 45\text{ cm}$, và tầng 1 là $25 \times 50\text{ cm}$.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế biện pháp thi công bê tông cốt thép toàn khối nhà nhiều tầng" của sinh viên Trần Đức Huân cung cấp đầy đủ các cơ sở tính toán kỹ thuật cho công trình nhà dân dụng 9 tầng trong điều kiện mùa đông. Thuyết minh đã giải quyết trọn vẹn từ thiết kế hệ thống cốp pha - cột chống gỗ xẻ nhóm VII, lựa chọn tổ hợp cơ giới hóa thi công với cần trục tháp chạy ray KB-504 và máy trộn TD-500, đến việc xác lập phân đoạn và tiến độ dây chuyền 100 ngày. Hệ thống số liệu tính toán chi tiết bám sát các quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn TCVN 4453:1995, đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật chuẩn mực cho các học phần thi công và tổ chức xây dựng.