Luận Văn Thạc Sĩ: Thiết Kế Hệ Đỡ Thép Hình Chữ I Khi Thi Công Giàn Giáo Bao Che Nhà Nhiều Tầng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I trong thi công giàn giáo bao che nhà nhiều tầng, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Trúc
• Người hướng dẫn: PGS. Hà Duy Khánh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Đỡ Thép Hình Chữ I Khi Thi Công Giàn Giáo Bao Che Nhà Nhiều Tầng
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 0.2. Lí do chọn đề tài
• 0.3. Mục tiêu đề tài
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Lý thuyết tính toán dầm I đỡ hệ giàn giáo
• 1.2. Lý thuyết phân tích thứ bậc phân cấp AHP
• 1.3. Giới thiệu về VBA Excel
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mô hình nghiên cứu
• 2.2. Phương án thi công có cáp
• 2.3. Phương án thi công không cáp
• 2.4. Phân tích thứ bậc phân cấp AHP bằng Expert Choice
• 2.5. Xây dựng chương trình tính tự động
• 2.6. Thông số đầu vào
• 2.7. Thông số cần nhập vào
• 2.8. Thông số chọn
• 2.9. Viết hàm tính toán vào VBA
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tính toán điển hình phương án không cáp
• 3.2. Cơ sở tính toán
• 3.3. Số liệu đầu vào
• 3.4. Tải trọng tác dụng lên dầm
• 3.5. Tải trọng tác dụng vào một chân khung bên trong
• 3.6. Tải trọng tác dụng một chân khung bên ngoài
• 3.7. Kiểm tra dầm I200x100x5
• 3.7.1. Kiểm tra điều kiện cường độ
• 3.7.2. Kiểm tra độ võng
• 3.7.3. Kiểm tra đường hàn bản mã và dầm I
• 3.7.4. Kiểm tra bulong M18
• 3.7.4.1. Khả năng chịu kéo của một bulong
• 3.7.4.2. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bulong
• 3.7.4.3. Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của bulong
• 3.7.5. Kiểm tra bám dính giữa bê tông và ty chuồn
• 3.8. Tính toán điển hình phương án có cáp
• 3.8.1. Cơ sở tính toán
• 3.8.2. Số liệu đầu vào
• 3.8.3. Tải trọng tác dụng lên dầm
• 3.8.4. Tải trọng tác dụng vào một chân khung bên trong
• 3.8.5. Tải trọng tác dụng một chân khung bên ngoài
• 3.8.6. Kiểm tra dầm I200x100x5
• 3.8.6.1. Kiểm tra điều kiện cường độ
• 3.8.6.2. Kiểm tra độ võng
• 3.8.6.3. Kiểm tra đường hàn bản mã và dầm I
• 3.8.6.4. Kiểm tra bulong M18
• 3.8.6.5. Khả năng chịu kéo của một bulong
• 3.8.6.6. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bulong
• 3.8.6.7. Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của bulong
• 3.8.6.8. Kiểm tra bám dính giữa bê tông và ty chuồn
• 3.9. So sánh lựa chọn phương án thi công bằng phân tích thứ bậc phân cấp AHP
• 3.9.1. Thiết lập cây cấu trúc phân tích AHP
• 3.9.2. Lập bảng định lượng các tiêu chí
• 3.9.3. Xây dựng ma trận so sánh các tiêu chí
• 3.9.4. Mô hình AHP trên phần mềm Expert Choice
• 3.9.5. Kết quả chương trình tính hệ dầm đỡ bằng Visual Basic
• 3.9.5.1. Nhập liệu các thông số đầu vào vào các biến trong VBA
• 3.9.5.2. Viết các công thức tính toán
• 3.9.5.3. Xuất kết quả ra Excel
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Giới thiệu về thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I

Thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I cho giàn giáo bao che nhà nhiều tầng là một phần quan trọng trong ngành xây dựng. Hệ đỡ này không chỉ đảm bảo an toàn cho công nhân mà còn bảo vệ các vật liệu xây dựng trong quá trình thi công. Thiết kế giàn giáo bao che là một yếu tố không thể thiếu trong các công trình cao tầng, nơi mà việc thi công diễn ra ở độ cao lớn. Hệ đỡ thép hình chữ I được sử dụng rộng rãi nhờ vào khả năng chịu lực tốt và tính linh hoạt trong lắp đặt. Theo nghiên cứu, dầm I có khả năng chịu tải trọng lớn, giúp duy trì sự ổn định cho toàn bộ hệ thống giàn giáo. Việc lựa chọn thép hình chữ I cho hệ đỡ không chỉ dựa trên khả năng chịu lực mà còn phải xem xét đến các yếu tố như độ bền, khả năng chống ăn mòn và chi phí. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc thiết kế chính xác và khoa học trong việc thi công giàn giáo bao che.

1.1. Tầm quan trọng của hệ đỡ trong giàn giáo

Hệ đỡ trong giàn giáo bao che đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo an toàn lao động. Các sự cố liên quan đến giàn giáo thường xuất phát từ việc thiết kế không hợp lý hoặc lắp đặt sai quy trình. Theo thống kê, nhiều tai nạn lao động xảy ra do sự cố từ hệ đỡ, đặc biệt là trong các công trình cao tầng. Do đó, việc thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I không chỉ giúp tăng cường độ an toàn mà còn giảm thiểu rủi ro cho công nhân. Hệ đỡ này cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng chịu tải và độ ổn định trong suốt quá trình thi công. Việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật trong thiết kế và thi công sẽ giúp nâng cao chất lượng và độ an toàn cho hệ thống giàn giáo bao che.

II. Phương pháp nghiên cứu và tính toán

Phương pháp nghiên cứu trong thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I bao gồm việc khảo sát và tính toán các thông số kỹ thuật cần thiết. Sử dụng phần mềm phân tích thứ bậc AHP giúp lựa chọn phương án thi công tối ưu nhất. Việc áp dụng phương pháp này cho phép đánh giá các tiêu chí như tính khả thi, chi phí và an toàn. Kỹ thuật xây dựng hiện đại yêu cầu các kỹ sư phải có khả năng phân tích và đưa ra quyết định dựa trên nhiều yếu tố khác nhau. Chương trình tính tự động được xây dựng bằng VBA giúp kiểm tra khả năng làm việc của dầm I theo các điều kiện biến đổi như kích thước giàn giáo và cấu tạo hệ Bracket. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong tính toán. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng công nghệ thông tin trong thiết kế và thi công là một xu hướng tất yếu trong ngành xây dựng.

2.1. Tính toán dầm I và các yếu tố ảnh hưởng

Tính toán dầm I là một bước quan trọng trong thiết kế hệ đỡ. Các yếu tố như tải trọng tác dụng, điều kiện làm việc và vật liệu sử dụng đều ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của dầm. Việc kiểm tra độ bền chịu uốn và độ bền chịu cắt là cần thiết để đảm bảo dầm I hoạt động hiệu quả. Các công thức tính toán được áp dụng để xác định các thông số kỹ thuật như momen kháng uốn và ứng suất tương đương. Ngoài ra, việc kiểm tra đường hàn và bulong cũng rất quan trọng để đảm bảo tính liên kết và độ bền của hệ thống. Tất cả các yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn cho hệ đỡ trong quá trình thi công.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I mang lại nhiều lợi ích cho các công trình xây dựng. Hệ thống giàn giáo bao che được thiết kế hợp lý không chỉ đảm bảo an toàn cho công nhân mà còn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công. Việc áp dụng chương trình tính tự động giúp các kỹ sư dễ dàng kiểm tra và điều chỉnh các thông số kỹ thuật trong quá trình thi công. An toàn lao động là một yếu tố quan trọng trong ngành xây dựng, và việc thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I góp phần nâng cao tiêu chuẩn an toàn. Các công trình xây dựng hiện đại ngày càng yêu cầu cao về chất lượng và an toàn, do đó, việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học trong thiết kế và thi công là rất cần thiết.

3.1. Đánh giá hiệu quả của hệ đỡ trong thực tiễn

Đánh giá hiệu quả của hệ đỡ thép hình chữ I trong thực tiễn cho thấy sự cải thiện rõ rệt về an toàn và hiệu suất thi công. Các công trình áp dụng hệ đỡ này đã giảm thiểu đáng kể số vụ tai nạn lao động và sự cố liên quan đến giàn giáo. Hệ thống giàn giáo bao che được thiết kế khoa học giúp công nhân làm việc hiệu quả hơn, đồng thời bảo vệ môi trường xung quanh. Việc sử dụng công nghệ thông tin trong thiết kế và tính toán cũng giúp nâng cao độ chính xác và giảm thiểu sai sót trong quá trình thi công. Từ đó, có thể khẳng định rằng thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I là một giải pháp tối ưu cho các công trình xây dựng hiện đại.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ đỡ Bracket sử dụng dầm thép hình chữ I đóng vai trò then chốt trong việc thi công giàn giáo bao che nhà nhiều tầng, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình. Theo tiêu chuẩn TCVN 296:2004, giàn giáo bao che có kích thước phổ biến từ 1,53m đến 1,7m với độ dày từ 1,8 ly đến 2 ly, được liên kết chắc chắn bằng giằng chéo nhằm chịu lực và ổn định trong quá trình thi công. Tuy nhiên, các sự cố liên quan đến hệ đỡ, đặc biệt là dầm I gắn vào hệ dầm sàn, vẫn xảy ra, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, như vụ sập giàn giáo tại công trình Melberri Lane, Quận Hà Đông năm 2012 khiến 1 người tử vong và nhiều người bị thương.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế hệ Bracket sử dụng dầm thép chữ I để đỡ giàn giáo bao che, phục vụ thi công hoàn thiện công trình nhà cao tầng, đồng thời xây dựng chương trình tính toán tự động kiểm tra khả năng làm việc của dầm theo các điều kiện biến đổi như kích thước giàn giáo, cấu tạo hệ Bracket, số tầng giàn giáo và kích thước bản mã. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình dân dụng cao tầng tại Việt Nam, với mô hình điển hình được khảo sát và tính toán theo hai phương án thi công: có cáp và không cáp.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao an toàn lao động, giảm thiểu rủi ro tai nạn trong thi công xây dựng, đồng thời cung cấp công cụ hỗ trợ kỹ thuật cho các nhà thầu và kỹ sư xây dựng trong việc lựa chọn phương án thi công tối ưu, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và chất lượng công trình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên ba lý thuyết chính:

1. Lý thuyết tính toán dầm I đỡ hệ giàn giáo: Bao gồm các điều kiện kiểm tra độ bền chịu uốn, chịu cắt, ứng suất tương đương, độ võng, kiểm tra đường hàn và bulong theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012. Các công thức tính toán cụ thể như:

[ \sigma = \frac{M_{max}}{W_x} < \gamma_c f ]

[ \tau = \frac{Q_{max} \times S_x}{t_w \times I_x} < \gamma_c f_v ]

và các điều kiện kiểm tra bulong, ty chuồn, cáp được áp dụng để đảm bảo an toàn kết cấu.

2. Phương pháp phân tích thứ bậc phân cấp (AHP): Là công cụ hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí, giúp lựa chọn phương án thi công tối ưu dựa trên các tiêu chí kỹ thuật, chi phí và tiến độ. Quá trình thực hiện gồm thiết lập cây cấu trúc phân tích, lập bảng định lượng tiêu chí, xây dựng ma trận so sánh cặp và sử dụng phần mềm Expert Choice để phân tích.

3. Ứng dụng VBA trong Excel: Được sử dụng để xây dựng chương trình tính toán tự động kiểm tra khả năng làm việc của hệ Bracket, giúp tiết kiệm thời gian và tăng độ chính xác trong tính toán.

Các khái niệm chính bao gồm: dầm I, bulong M18, bản mã, ty chuồn, tải trọng tác dụng lên giàn giáo, mô hình thi công có cáp và không cáp, hệ số điều kiện làm việc của thép, và các tiêu chí kỹ thuật trong AHP.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa khảo sát thực tế, tính toán kỹ thuật và phân tích định lượng:

• Nguồn dữ liệu: Số liệu đầu vào được thu thập từ các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 296:2004, TCVN 2737-1995, TCVN 5575-2012), thông số kỹ thuật vật liệu và giàn giáo thực tế tại công trình điển hình.

• Phương pháp phân tích: Tính toán thiết kế hệ Bracket cho mô hình nhà nhiều tầng theo hai phương án thi công có cáp và không cáp. Sử dụng phần mềm Expert Choice để thực hiện phân tích AHP, so sánh và lựa chọn phương án thi công tối ưu dựa trên ba tiêu chí chính: kỹ thuật, chi phí và tiến độ.

• Xây dựng chương trình tính tự động: Viết các hàm tính toán kiểm tra hệ Bracket bằng ngôn ngữ VBA trong Excel, cho phép nhập các thông số đầu vào như tải trọng, kích thước dầm, số tầng giàn giáo, và xuất kết quả kiểm tra nhanh chóng.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2022, với các giai đoạn khảo sát, tính toán, phân tích AHP và phát triển chương trình VBA lần lượt hoàn thành trong vòng 6 tháng.

Cỡ mẫu nghiên cứu là một công trình nhà nhiều tầng điển hình, lựa chọn phương pháp phân tích AHP nhằm xử lý các tiêu chí đa dạng và phức tạp trong lựa chọn phương án thi công.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tính toán hệ dầm đỡ theo hai phương án thi công:

• Phương án không cáp có tổng tải trọng tác dụng lên dầm I khoảng 4,8 kN cho chân khung bên trong và 4,27 kN cho chân khung bên ngoài.
• Phương án có cáp giảm tải trọng kéo lên dầm I nhờ lực kéo cáp, giúp giảm momen và lực cắt tối đa trong dầm.

2. Kiểm tra điều kiện kỹ thuật của dầm I200x100x5.5:

• Ứng suất pháp tối đa trong dầm là 701,093 N/cm², thỏa mãn điều kiện bền chịu uốn theo tiêu chuẩn.
• Lực cắt lớn nhất là 3,02 kN, ứng suất tiếp xúc trong dầm đạt 8,4 N/cm², đảm bảo an toàn chịu cắt.
• Độ võng lớn nhất tính được là khoảng 3,9 mm, nhỏ hơn giới hạn cho phép L/150, đảm bảo độ cứng kết cấu.

3. Phân tích AHP lựa chọn phương án thi công tối ưu:

• Qua ma trận so sánh và phân tích độ nhạy, phương án thi công có cáp được đánh giá cao hơn về mặt kỹ thuật và an toàn, mặc dù chi phí có thể cao hơn.
• Kết quả phần mềm Expert Choice cho thấy phương án có cáp đạt điểm ưu tiên cao hơn 15% so với phương án không cáp.

4. Chương trình tính tự động bằng VBA:

• Chương trình cho phép nhập các thông số tải trọng, kích thước dầm, số tầng giàn giáo và tự động tính toán các điều kiện kỹ thuật, kiểm tra bulong, đường hàn và bám dính ty chuồn.
• Giúp giảm thời gian tính toán xuống còn khoảng 30% so với phương pháp thủ công, tăng độ chính xác và khả năng áp dụng thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân phương án có cáp được ưu tiên là do lực kéo cáp giúp giảm tải trọng trực tiếp lên dầm I, từ đó giảm ứng suất và độ võng, tăng độ bền và an toàn cho hệ giàn giáo. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trong ngành xây dựng về việc sử dụng cáp để tăng cường hệ đỡ giàn giáo.

So sánh với các công trình tương tự, việc áp dụng AHP giúp xử lý hiệu quả các tiêu chí đa dạng, đặc biệt là khi các tiêu chí kỹ thuật và chi phí có sự mâu thuẫn. Việc xây dựng chương trình VBA hỗ trợ tính toán tự động cũng là bước tiến quan trọng, giúp kỹ sư dễ dàng kiểm tra và điều chỉnh thiết kế nhanh chóng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh tải trọng, ứng suất và điểm ưu tiên AHP giữa hai phương án, cũng như bảng tổng hợp kết quả kiểm tra kỹ thuật của dầm I, giúp minh họa rõ ràng và trực quan cho người sử dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương án thi công có cáp cho các công trình nhà cao tầng nhằm tăng cường an toàn và giảm thiểu rủi ro sự cố giàn giáo, đặc biệt trong các công trình có tải trọng lớn và yêu cầu kỹ thuật cao. Thời gian thực hiện: ngay trong các dự án thi công hiện tại; chủ thể: nhà thầu thi công và kỹ sư thiết kế.

2. Triển khai sử dụng chương trình tính toán tự động bằng VBA trong các cơ sở đào tạo kỹ sư xây dựng và các công ty thiết kế kết cấu để nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong kiểm tra hệ đỡ Bracket. Thời gian: trong vòng 6 tháng; chủ thể: các trường đại học và doanh nghiệp xây dựng.

3. Tăng cường đào tạo và huấn luyện công nhân, kỹ sư về an toàn giàn giáo và kỹ thuật thi công hệ đỡ Bracket, nhằm giảm thiểu sai sót trong lắp đặt và vận hành giàn giáo. Thời gian: liên tục; chủ thể: các nhà thầu và cơ quan quản lý xây dựng.

4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng phương pháp AHP kết hợp các công cụ phần mềm hiện đại để đánh giá và lựa chọn phương án thi công phù hợp với từng điều kiện công trình cụ thể, nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả quản lý dự án. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu xây dựng: Nghiên cứu cung cấp kiến thức chi tiết về thiết kế hệ đỡ Bracket, giúp họ lựa chọn và kiểm tra thiết kế phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và an toàn.

2. Nhà thầu thi công công trình cao tầng: Tham khảo để áp dụng phương án thi công tối ưu, giảm thiểu rủi ro sự cố giàn giáo và nâng cao hiệu quả thi công.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng: Luận văn là tài liệu học tập quý giá, cung cấp kiến thức thực tiễn về tính toán kết cấu và ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng.

4. Cơ quan quản lý và giám sát xây dựng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn, quy trình kiểm tra an toàn giàn giáo, góp phần nâng cao chất lượng và an toàn công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ đỡ Bracket là gì và vai trò của dầm I trong hệ này?
   Hệ đỡ Bracket là hệ thống giàn giáo bao che bên ngoài công trình, dùng để đảm bảo an toàn thi công. Dầm I là phụ kiện chính đỡ khung giàn giáo, chịu lực và giữ ổn định hệ giàn giáo.

2. Phương án thi công có cáp khác gì so với không cáp?
   Phương án có cáp sử dụng dây cáp để giảm tải trọng trực tiếp lên dầm I, giúp giảm ứng suất và độ võng, tăng độ bền kết cấu. Phương án không cáp không có lực kéo cáp, tải trọng dồn trực tiếp lên dầm.

3. Phương pháp AHP được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   AHP được dùng để phân tích và so sánh các tiêu chí kỹ thuật, chi phí và tiến độ nhằm lựa chọn phương án thi công tối ưu. Phần mềm Expert Choice hỗ trợ xây dựng ma trận so sánh và tính điểm ưu tiên.

4. Lợi ích của chương trình tính toán tự động bằng VBA là gì?
   Chương trình giúp tự động hóa việc kiểm tra các điều kiện kỹ thuật của hệ Bracket, giảm thời gian tính toán, tăng độ chính xác và dễ dàng điều chỉnh thông số khi cần.

5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho những công trình nào?
   Nghiên cứu phù hợp với các công trình dân dụng cao tầng sử dụng giàn giáo bao che, đặc biệt là những công trình có yêu cầu an toàn cao và sử dụng hệ đỡ Bracket neo vào dầm biên.

Kết luận

• Thiết kế hệ đỡ Bracket sử dụng dầm thép chữ I là giải pháp hiệu quả đảm bảo an toàn và ổn định cho giàn giáo bao che nhà nhiều tầng.
• Phương án thi công có cáp được đánh giá là tối ưu hơn về mặt kỹ thuật và an toàn so với phương án không cáp.
• Chương trình tính toán tự động bằng VBA giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong kiểm tra thiết kế hệ Bracket.
• Nghiên cứu cung cấp tài liệu tham khảo quý giá cho kỹ sư, nhà thầu và cơ sở đào tạo trong lĩnh vực xây dựng.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi phương án thi công có cáp và chương trình tính toán tự động trong các dự án xây dựng nhà cao tầng hiện nay.

Hành động tiếp theo: Các nhà thầu và kỹ sư thiết kế nên triển khai áp dụng phương án thi công có cáp và sử dụng chương trình VBA để kiểm tra hệ Bracket nhằm nâng cao an toàn và hiệu quả thi công. Các cơ sở đào tạo cần cập nhật nội dung nghiên cứu vào chương trình giảng dạy để đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu Hệ đỡ Bracket là hệ thống giàn giáo bao che xung quanh bên ngoài các công trình xây dựng để đảm bảo an toàn tuyệt đối trong quá trình thi công công trình. Giàn giáo bao che là một hệ thống giàn giáo vững chắc, được sử dụng để hỗ trợ con người, cũng như các vật liệu xây dựng khi làm việc trong độ cao lớn, vượt qua phạm vi con người. Thông thường, giàn giáo bao che có kích thước là 1,53m và 1,7m có độ dày khoảng 1ly8 đến 2ly.

Hệ thống giàn giáo bao che được liên kết các khung lại với nhau bằng giằng chéo. Để giữ cho giàn giáo bên trên vững chắc thì cần hệ đỡ bên dưới đủ khả năng chịu lực, đa số các sự cố do giàn giáo bao che đều liên quan đến hệ đỡ, cụ thể là dầm I gắn vào hệ dầm sàn. Dầm I là phụ kiện quan trọng trong hệ giàn giáo bao che. Chuyên dùng đỡ khung giàn giáo bao che bên ngoài công trình.

Nên nó còn có tên gọi là dầm I đỡ giàn giáo bao che. Đối với 1 công trình thi công nhà cao tầng thì giàn giáo bao che là một yếu tố quan trọng thì ắt hẳn dầm I đỡ giàn giáo bao che cũng sẽ là phụ kiện cần thiết không kém nhằm giúp cho toàn bộ công trình được an toàn tuyệt đối, đảm bảo cho cả công nhân xây dựng và mọi thứ xung quanh. Dầm I Console neo vào dầm biên công trình có các ưu điểm và đặc điểm sau: + Ưu điểm: Phù hợp cho vị trí sàn có dầm biên, vận chuyển dễ dàng, không để lại lỗ mở khi thi công xây tường. + Nhược điểm: Yêu cầu độ chính xác cao trong quá trình đặt bulong, tháo dỡ cần có biện pháp chuyên nghiệp và không lắp đặt được ở những vị trí sàn không có dầm biên như ban công thì không sử dụng được hệ dầm I console, vì độ dày bê tông sàn mỏng không đủ diện tích để neo bulông.

Hệ đỡ Bracket gắn vào dầm biên 2. Lí do chọn đề tài Hiện nay vấn đề an toàn lao động trong việc thi công xây dựng các công trình nhà cao tầng là vấn đề rất được quan tâm. Khi việc sự cố trong giàn giáo xây dựng ngày càng gia tăng, đòi hỏi các nhà thầu phải lưu tâm đến vấn đề giàn giáo tại các công trường. Tại các công trình xây dựng lớn, công trình nhà cao tầng các nhà thầu bắt buộc phải có hệ thống giàn giáo bao che bên ngoài công trình để đảm bảo an toàn trong thi công xây dựng.

Ngoài vấn đề bảo đảm an toàn cho công nhân trong thi công, xung quanh hệ thống giàn giáo thường được bao che bởi các vây lưới xung quanh và khung lưới phía dưới để giúp cho các vật liệu, cát, đất, xi măng, đá, thép và các vật khác rơi ra ngoài gây nguy hiểm trong quá trình làm việc. Giàn giáo bao che bên ngoài công trình là thiết bị xây dựng hết sức cần thiết trong xây dựng, nó quyết định đến độ an toàn của công trình, đặc biệt là đối với các toà nhà cao tầng. Bởi công trình cao tầng luôn tiềm ẩn những nguy cơ về an toàn lao động. Biện pháp thi công giàn giáo bao che đã được áp dụng cho các công trình này, chúng đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc: - Liên kết các cây chống và khung xương để tạo thành hệ thống chống đỡ chắc chắn và an toàn nhất.

- Giúp công nhân di chuyển dễ dàng hơn ở những khu vực máy móc, thiết bị phụ trợ không đưa lên được. - Hạn chế rơi đồ vật, dụng cụ, đảm bảo an toàn cho dân cư xung quanh. 2 - Hạn chế khói bụi trong quá trình thi công, giữ gìn vệ sinh và bảo vệ môi trường thi công. - Hạn chế rủi ro, tai nạn lao động trong suốt quá trình thi công trên cao.

Nguyên nhân dẫn đến các sự cố trên từ nguyên nhân chủ quan: - Nhà đầu tư còn sử dụng cả giàn thô sơ như gỗ, cây chống cong quẹo, cũ kỹ. - Việc lắp đặt giàn giáo chủ yếu theo kinh nghiệm, không kiểm tra chặt chẽ. - Công nhân sử dụng trọng lượng trên giàn giáo không đúng theo quy trình hoặc có sự vượt tải trọng cho phép trong quá trình thi công. - Khâu sử dụng công nhân không được đào tạo qua ngành xây dựng.

Ngài ra còn một số nguyên nhân liên quan đến dầm I: - Thiết kế, lựa chọn tiết diện dầm không đạt yêu cầu. - Số lượng bulong không đủ để liên kết bản mã với dầm I. - Kích cỡ bulong không phù hợp, lực cắt, ép mặt sinh ra lớn hơn lực cho phép của bulong. Sự cố liên quan đến hệ đỡ giàn giáo cho thấy được tính cấp thiết của đề tài: Hình 2.

Sập giàn giáo tòa E Công trình Melberri Lane, Quận Hà Đông Khoảng 17h ngày 21/2/2012, một tổ công nhân do anh Phạm Văn Lại (SN 1979, trú tại xã Toàn Thắng, huyện Gia Lộc, tỉnh Hải Dương) chỉ huy đứng trên giàn giáo trát vữa mặt ngoài khu vực tầng 10 tòa nhà E thuộc công trường Melberry Lane (khu đô thị Mộ Lao, quận Hà Đông) thì xảy ra tai nạn sập giàn giáo. Tai nạn khiến 4 công nhân bị thương nặng, 1 người tử vong, 4 người khác bị thương nhẹ. Để tìm hiểu, nghiên cứu sâu hơn khả năng làm việc của dầm I theo hai phương án không cáp và có cáp, cách xây dựng chương trình tính tự động của hệ Bracket, nghiên cứu này đã chọn đề tài: “Thiết kế hệ đỡ thép hình chữ I khi thi công giàn giáo bao che nhà nhiều tầng”. Với kiến thức trong quá trình học tập và tinh thần tìm tòi học hỏi, hy vọng nghiên cứu này sẽ giải đáp được các vấn đề đặt ra.

Mục tiêu đề tài Thiết kế hệ Bracket sử dụng dầm thép chữ I đỡ giàn giáo bao che phục vụ thi công hoàn thiện công trình và đảm bảo an toàn lao động. Xây dựng chương trình tính tự động kiểm tra khả năng làm việc của dầm chữ I theo các điều kiện biến đổi như kích thước giàn giáo, cấu tạo hệ Bracket, số tầng giàn giáo, kích thước bản mã,… 4. Phương pháp nghiên cứu Khảo sát và tính toán thiết kế hệ Bracket cho 01 dự án nhà nhiều tầng điển hình theo hai phương án thi công có cáp và không cáp. Dùng phần mềm Expert Choice phân tích lựa chọn phương án thi công tối ưu nhất.

Ghi nhận số liệu và tiến hành mô phỏng sự làm việc của dầm Bracket chữ I theo các đặc điểm yêu cầu của công trình kết hợp viết chương trình tính tự động bằng VBA. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Dầm I đỡ hệ bao che giàn giáo nhà cao tầng Phạm vi nghiên cứu: Các công trình dân dụng cao tầng, có yêu cầu thực hiện các công tác thi công hoàn thiện như: Xây, tô, trát bột, sơn nước, lắp dựng cửa,…Trong đó yêu cầu sử dụng hệ giàn giáo bao che quanh công trình để đảm bảo an toàn lao động và thuận lợi trong quá trình thi công. Sử dụng loại hệ đỡ Bracket là dầm thép hình chữ I, neo vào dầm biên công trình. 4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.

Lý thuyết tính toán dầm I đỡ hệ giàn giáo Hệ bracket bao gồm dầm I, bu lông, ty chuồn, giàn giáo, lưới bao che,…được tính toán thỏa mãn các điều kiện sau:  Kiểm tra dầm I - Kiểm tra độ bền chịu uốn: M max σ  γcf (1.1) Wx Trong đó: Mmax: Momen lớn nhất trong dầm Wx: Momen kháng uốn của dầm I γc: Hệ số điều kiện làm việc của thép f: Cường độ tính toán chịu kéo của thép - Kiểm tra độ bền chịu cắt: Q max  S x τ  γcf v (1.2) t w  Ix Trong đó: Qmax: Lực cắt lớn nhất trong dầm Sx: Momen tĩnh của diện tích bị cắt đối với trục trung hòa tw: Bề rộng cánh tiết diện chữ I Ix: Momen quán tính γc: Hệ số điều kiện làm việc của thép fv: Cường độ tính toán chịu cắt của thép - Ứng suất tương đương: σ tđ  σ 2  3τ 2  1.15γ c f Trong đó: σ: Ứng suất pháp tại điểm cần tính  : Ứng suất tiếp tại điểm cần tính γc: Hệ số điều kiện làm việc của thép 5 f: Cường độ tính toán chịu kéo của thép - Độ võng lớn nhất: f max  f   L/150 (1.3) Trong đó: fmax: Độ võng lớn nhất của dầm [f]: Độ võng cho phép của dầm  Kiểm tra đường hàn - Xác định chiều cao đường hàn: h fmin , h fmax  1.