Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các công trình nhà cao tầng và chung cư hiện đại, hệ thống cấp nước sinh hoạt và phòng cháy chữa cháy đóng vai trò thiết yếu nhằm đảm bảo tiện nghi sinh hoạt và an toàn công trình. Nước từ mạng lưới cấp nước đô thị thường được tích trữ tại bể chứa ngầm ở tầng hầm, sau đó bơm cấp lên bể nước mái để phân phối tự chảy đến các căn hộ. Việc tính toán kết cấu bể nước mái đòi hỏi phải kết hợp chặt chẽ giữa yêu cầu dung tích sử dụng, tải trọng thủy tĩnh, tải trọng gió trên cao và các điều kiện kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (đặc biệt là khả năng chống nứt của bê tông cốt thép). Song song với tính toán kết cấu, công tác thi công thực tế tại hiện trường đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật chuyên biệt như liên kết nối thép bổ sung bằng hóa chất và biện pháp cốp pha cho các cấu kiện bê tông có chiều cao lớn.

Tài liệu được trích xuất từ Chuyên đề tốt nghiệp kỹ sư ngành Xây dựng của sinh viên Huỳnh Trọng Thiện (MSSV: 20DQ5802011195, Lớp D20XDK5, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung, bảo vệ tháng 3 năm 2024), dưới sự hướng dẫn của Th.S Phạm Trí Quang và Th.S Nguyễn Thanh Hải. Đề tài tập trung giải quyết hai phần nhiệm vụ chính:

  1. Phần 1 - Tính toán kết cấu bể nước mái: Thiết kế kết cấu bể nước đặt trên mái công trình chung cư 16 tầng tại thành phố Hải Phòng; xác định kích thước hình học, tải trọng, nội lực, tính toán cốt thép và kiểm tra nứt cho bản nắp, bản thành, bản đáy, hệ dầm nắp và dầm đáy.
  2. Phần 2 - Chuyên đề kỹ thuật thi công:
    • Chuyên đề 1: Tìm hiểu biện pháp kỹ thuật, vật liệu hóa chất và quy trình 7 bước thi công khoan cấy thép trong xây dựng.
    • Chuyên đề 2: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và biện pháp thi công của công nghệ ván khuôn leo (ứng dụng cho các công trình hình học phức tạp có chiều cao lớn như vỏ tháp làm lạnh hypecbon).

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu bể nước bê tông cốt thép trên mái công trình dân dụng nhiều tầng và các biện pháp kỹ thuật thi công chuyên dụng tại hiện trường xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp các mô hình tính toán cơ học kết cấu đàn hồi và phần mềm mô phỏng kết cấu chuyên dụng.

Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng

  • TCVN 5574:2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (áp dụng tính toán tiết diện chịu uốn và kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai).
  • TCVN 2737:2023: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động (áp dụng xác định hoạt tải sửa chữa mái khu vực H, áp lực gió cơ sở $W_0$, hệ số địa hình C tại Hải Phòng, hệ số độ cao $k(z_e)$ và hệ số độ tin cậy tải trọng).

Thông số vật liệu sử dụng

  • Bê tông: Cấp độ bền B25 có mô đun đàn hồi $E_b = 3 \times 10^4\text{ MPa}$, cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$.
  • Cốt thép: Thép thanh CB300-T ($R_s = 260\text{ MPa}$) và CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$); cốt thép phân bố và cốt đai sử dụng thép tròn trơn $\phi 8$. Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông $\alpha = E_s / E_b = (2 \times 10^5) / (3 \times 10^4) = 6,67$.

Phương pháp tính toán và mô hình hóa

  • Tính toán bản nắp và bản đáy: Áp dụng sơ đồ đàn hồi cho ô bản đơn chịu uốn 2 phương (bản kê 4 cạnh ngàm theo chu vi - Sơ đồ 9), cắt dải bản đơn vị $b = 1\text{ m}$ để xác định mô men theo bảng tra hệ số phụ thuộc tỷ số nhịp $l_2/l_1$.
  • Tính toán bản thành: Do tỷ số cạnh dài trên chiều cao lớn ($l_2/H > 2$), bản thành được mô hình hóa theo sơ đồ bản loại dầm cắt dải $b = 1\text{ m}$, một đầu ngàm vào dầm đáy và một đầu tựa đơn vào dầm nắp. Sử dụng phần mềm SAP2000 để phân tích biểu đồ mô men dưới tác dụng đồng thời của áp lực nước tam giác và áp lực gió hút.
  • Tính toán hệ dầm không gian: Mô hình hóa toàn bộ khung không gian hệ dầm nắp, dầm đáy và cột trên phần mềm ETABS 9.4; thiết lập 6 trường hợp tải trọng cơ bản (Tĩnh tải, Hoạt tải, Gió X, Gió -X, Gió Y, Gió -Y) và 13 tổ hợp tải trọng (COMB1 đến COMB13) cùng tổ hợp bao (COMBAO) để tìm nội lực nguy hiểm nhất.
  • Kiểm tra nứt cấu kiện: So sánh mô men do tải trọng tiêu chuẩn $M_r$ với mô men tới hạn hình thành vết nứt $M_{crc} = R_{bt,ser} W_{pl}$, trong đó $W_{pl}$ là mô men kháng uốn của tiết diện có xét đến biến dạng không đàn hồi của vùng bê tông chịu kéo.

Thiết kế và kiểm tra kết cấu

1. Xác định quy mô và kích thước sơ bộ bể nước mái

Công trình chung cư gồm 16 tầng sử dụng nước sinh hoạt, mỗi tầng có 7 căn hộ, định mức trung bình 4 người/căn hộ. Với tiêu chuẩn dùng nước $200\text{ lít/người.ngày-đêm}$, tổng nhu cầu dùng nước sinh hoạt hàng ngày là: $$W = 16 \times 7 \times 4 \times 200 = 89.600\text{ lít} = 89,6\text{ m}^3$$

Bể nước trên sân thượng được thiết kế phục vụ tích trữ với chế độ bơm 2 lần/ngày. Dung tích bể tính toán là $W_b \approx 44,8\text{ m}^3$. Mặt bằng bể được bố trí với kích thước $B \times L = 8,0\text{ m} \times 8,5\text{ m}$, chiều cao nước $H = 1,5\text{ m}$. Đáy bể đặt cách sàn mái $1,2\text{ m}$. Bể thuộc phân loại bể thấp.

Cấu kiện Kích thước mặt bằng / Chiều dài nhịp Công thức / Cơ sở lựa chọn sơ bộ Kích thước chọn sơ bộ
Bản nắp $4,0\text{ m} \times 4,25\text{ m}$ (chia 4 ô bản) $h_b = (D/m) \cdot l_1$ với $D=0,4; m=40$ $h_{bn} = 100\text{ mm}$
Bản thành Chiều cao $H = 1,5\text{ m}$, chiều dài $8,0 - 8,5\text{ m}$ Cấu tạo bản thành bể chứa nước $h_{bt} = 120\text{ mm}$
Bản đáy $4,0\text{ m} \times 4,25\text{ m}$ (chia 4 ô bản) $h_b = (D/m) \cdot l_1$ $h_{bd} = 150\text{ mm}$
Dầm nắp (DN1, DN2, DN3, DN4) Nhịp $l_d = 8,0\text{ m} - 8,5\text{ m}$ $h_d = l_d / m_d$; $b_d = (0,4) h_d$ $250 \times 450\text{ mm}$
Dầm đáy (DD1, DD2, DD4) Nhịp $l_d = 8,0\text{ m} - 8,5\text{ m}$ $h_d = l_d / m_d$; $b_d = (0,4) h_d$ $250 \times 500\text{ mm}$
Dầm đáy (DD3 - Dầm chính) Nhịp $l_d = 8,5\text{ m}$ $h_d = l_d / m_d$; $b_d = (0,4) h_d$ $250 \times 600\text{ mm}$ (sau điều chỉnh $250 \times 650\text{ mm}$)
Cột đỡ bể Chiều cao nâng đáy bể $1,2\text{ m}$ Cột BTCT chịu nén uốn $500 \times 500\text{ mm}$

2. Tải trọng tác dụng lên các cấu kiện bể nước

Tải trọng bản nắp

  • Tĩnh tải: Gồm vữa trát mặt dày $20\text{ mm}$ ($\gamma = 1600\text{ daN/m}^3, n=1,6$), bản BTCT dày $100\text{ mm}$ ($\gamma = 2500\text{ daN/m}^3, n=1,8$), vữa trát trần dày $15\text{ mm}$ ($\gamma = 1600\text{ daN/m}^3, n=1,2$). Tổng tĩnh tải tính toán $g_{bn}^{tt} = 347,8\text{ daN/m}^2$.
  • Hoạt tải sửa chữa mái: Giá trị tiêu chuẩn $p^{tc} = 30\text{ daN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,3 \rightarrow p_{bn}^{tt} = 39\text{ daN/m}^2$.
  • Tổng tải trọng tính toán: $q_{bn}^{tt} = 347,8 + 39 = 386,8\text{ daN/m}^2$.

Tải trọng bản thành

  • Áp lực thủy tĩnh của nước: Phân bố hình tam giác đạt cực đại tại đáy bể: $$P^{tc} = \gamma_n \cdot H = 1000 \times 1,5 = 1500\text{ daN/m}^2$$
  • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Địa điểm Hải Phòng (dạng địa hình C, $z_g = 365,76\text{ m}, \alpha = 7$). Áp lực gió cơ sở $W_0 = 155\text{ daN/m}^2$. Áp lực gió 3s chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = \gamma_T W_0 = 0,6 \times 155 = 93\text{ daN/m}^2$.
  • Tổ hợp nguy hiểm nhất tác dụng lên dải bản $1\text{ m}$: Trường hợp hồ đầy nước kết hợp gió hút cùng chiều:
    • Tại cao trình nắp bể: $q^{tt} = W_{h}^{tt}$
    • Tại cao trình đáy bể: $q^{tt} = b \cdot P^{tt} + W_{h}^{tt} = 1 \times 1500 + 258,68\text{ daN/m}$

Tải trọng bản đáy

  • Tĩnh tải hoàn thiện: Lớp vữa lót dày $20\text{ mm}$, bản BTCT dày $150\text{ mm}$, lớp vữa trát đáy $15\text{ mm}$. Tổng tĩnh tải tính toán $g_{bd}^{tt} = 485,3\text{ daN/m}^2$.
  • Tải trọng khối nước: Áp lực nước tại đáy $p_n = 1500\text{ daN/m}^2$ (không tính đồng thời hoạt tải sửa chữa vì khối nước thay thế hoạt tải khi vận hành).
  • Tổng tải trọng tính toán bản đáy: $q_{bd}^{tt} = 485,3 + 1500 = 1985,3\text{ daN/m}^2$. Tổng tải trọng tiêu chuẩn $q_{bd}^{tc} = 431 + 1500 = 1931\text{ daN/m}^2$.

3. Kết quả kiểm tra nứt bản thành và bản đáy theo TCVN 5574:2018

Điều kiện để cấu kiện không bị nứt là mô men uốn do ngoại lực tiêu chuẩn không vượt quá mô men kháng nứt giới hạn: $M_r \le M_{crc}$.

Cấu kiện Vị trí kiểm tra Mô men tác dụng $M_r$ (daNm) Mô men kháng uốn $W_{pl}$ ($\text{mm}^3$) Mô men tới hạn gây nứt $M_{crc}$ (daNm) Đánh giá nứt
Bản thành ($h=120\text{ mm}$) Gối (ngàm đáy) 131,52 4.495.173 697 Không nứt ($M_r < M_{crc}$)
Nhịp giữa 131,52 4.495.173 697 Không nứt ($M_r < M_{crc}$)
Bản đáy ($h=150\text{ mm}$) Nhịp phương ngắn ($M_1$) 617,42 6.901.010 690 Không nứt ($M_r < M_{crc}$)
Gối phương ngắn ($M_I$) 798,20 7.577.163 758 Xuất hiện nứt ($M_r > M_{crc}$)
Nhịp phương dài ($M_2$) 521,30 6.861.996 686 Không nứt ($M_r < M_{crc}$)
Gối phương dài ($M_{II}$) 710,15 7.491.953 749 Không nứt ($M_r < M_{crc}$)

Ghi chú: Tại vị trí gối $M_I$ của bản đáy, mô men ngoại lực vượt quá khả năng kháng nứt của bê tông tiết diện chữ nhật, do đó kết cấu làm việc ở giai đoạn có vết nứt và cần bố trí tăng cường cốt thép để hạn chế bề rộng khe nứt theo giới hạn cho phép của TCVN 5574:2018.

4. Bố trí cốt thép các cấu kiện và chi tiết cốt treo

  • Bản nắp & Bản đáy: Bố trí lưới thép chịu lực chính theo kết quả tính uốn, kết hợp cốt thép phân bố/thép đỡ cốt mũ $\phi 8a300$.
  • Gia cường cốt treo dầm đáy: Tại vị trí giao nhau giữa dầm phụ DD4 ($250 \times 600\text{ mm}$) và dầm chính DD3 ($250 \times 650\text{ mm}$), ứng suất kéo cục bộ xuất hiện có nguy cơ gây phá hoại nứt chéo tại vùng truyền tải trọng tập trung. Đồ án thiết kế gia cường 3 nhánh đai kép $6\phi 8a50$ làm cốt treo chịu lực.

Nội dung chính theo từng phần

Phần 1: Kết cấu tính toán bể nước mái

Nội dung tập trung thiết lập quy trình tính toán hoàn chỉnh cho cụm kết cấu bể nước trên mái nhà cao tầng:

  1. Thiết lập thông số hình học: Căn cứ nhu cầu sử dụng nước của 112 căn hộ chung cư để tính dung tích bể $89,6\text{ m}^3$ và chia nhỏ thành các ô bản kích thước phù hợp ($4 \times 4,25\text{ m}$).
  2. Xác định tổ hợp tải trọng: Tách biệt và tổ hợp các loại tải trọng tĩnh tải hoàn thiện, áp lực nước thủy tĩnh thay đổi theo chiều cao và tải trọng gió đẩy/hút tại cao độ sân thượng $+38.200\text{ m}$ theo TCVN 2737:2023.
  3. Phân tích nội lực và tính toán cốt thép:
    • Sử dụng giải pháp phân tích bản đàn hồi cho bản nắp và bản đáy.
    • Ứng dụng SAP2000 mô phỏng dải bản thành dầm liên tục chịu tải trọng phân bố tam giác và gió hút.
    • Ứng dụng ETABS 9.4 phân tích không gian khung dầm nắp - dầm đáy, xuất biểu đồ bao mô men và lực cắt phục vụ tính toán cốt thép dọc và đai.
  4. Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai: Tính toán mô men quán tính quy đổi, xác định trục trung hòa và kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt cho bản thành và bản đáy theo TCVN 5574:2018.

Phần 2: Thi công

                                  CÔNG NGHỆ THI CÔNG
   [CHUYÊN ĐỀ 1: KHOAN CẤY THÉP]                            [CHUYÊN ĐỀ 2: VÁN KHUÔN LEO]
  • Hóa chất: Ramset G5, Hilti RE 500                      • Loại nhỏ (1.2m) thủ công / Lớn (1.8-3m) cơ giới
  • 5 trường hợp áp dụng hiện trường                       • Cấu tạo sườn thép, ván ép 1cm, bu lông qua ống cữ
  • Quy trình 7 bước (Lỗ khoan = D + 4/5/8mm)              • Hệ thống 2 sàn thao tác trên - dưới
  • Bảo dưỡng tĩnh 2 - 6 giờ                               • Ứng dụng: Tháp hypecbon (H=65m, R=25-30m)

Chuyên đề 1: Khoan cấy thép trong xây dựng

Chuyên đề tổng kết toàn diện cơ sở kỹ thuật và quy trình thi công cấy ghép cốt thép bằng hóa chất neo cấy chuyên dụng (keo gốc epoxy cường độ cao):

  • Bản chất kỹ thuật: Khoan tạo lỗ trên cấu kiện bê tông đã đông cứng, vệ sinh sạch và bơm keo chuyên dụng (Ramset Epcon G5, Fischer 390S, Hilti RE 500) để tạo liên kết bám dính giữa cốt thép và bê tông mà không làm phá vỡ cấu trúc xung quanh.
  • Phạm vi ứng dụng thực tế:
    1. Cải tạo, sửa chữa, thêm dầm/cột, cơi nới sàn nhà, mở rộng cầu thang cho công trình cũ.
    2. Bổ sung liên kết thép đài móng, dầm móng, sàn hầm vào tường vây barrette khi thép chờ bị thiếu hoặc đặt sai vị trí.
    3. Liên kết cốt thép giữa các cấu kiện thi công không toàn khối; liên kết giáo biện pháp.
    4. Xử lý sự cố gãy thép, thép chờ sai vị trí trong quá trình đổ bê tông.
    5. Neo kết cấu thép phụ trợ (thang thoát hiểm, mái sảnh, khung vách kính) vào khung bê tông cốt thép.
  • Quy trình 7 bước thi công chuẩn:
    1. Bước 1 - Khoan tạo lỗ: Đường kính lỗ khoan $= D + 4\text{ mm}$ (với $D < 20\text{ mm}$), $D + 5\text{ mm}$ (với $D = 20\text{ mm}$), $D + 8\text{ mm}$ (với $D > 22\text{ mm}$); chiều sâu lỗ khoan tối thiểu đạt $10D$.
    2. Bước 2 - Vệ sinh lỗ khoan: Dùng máy thổi bụi và chổi cọ kim loại làm sạch bụi bẩn và mạt đá bên trong lòng lỗ.
    3. Bước 3 - Chuẩn bị keo: Lắp tuýp hóa chất Ramset Epcon G5 vào súng bơm chuyên dụng và gắn vòi trộn xoắn.
    4. Bước 4 - Xả keo mồi: Xả bỏ khoảng $15\text{ ml}$ keo ban đầu đến khi hợp chất trộn đều thành màu xám đồng nhất.
    5. Bước 5 - Bơm hóa chất: Đưa vòi bơm sát đáy lỗ, bơm keo chiếm từ $1/2$ đến $2/3$ chiều sâu lỗ khoan.
    6. Bước 6 - Cấy thanh thép: Đưa thanh thép từ từ vào đáy lỗ theo chuyển động xoắn ốc để keo phân bố đều và điền đầy miệng lỗ.
    7. Bước 7 - Bảo dưỡng đông kết: Giữ cố định thanh thép, chờ keo đông cứng trong khoảng thời gian $2 - 6\text{ giờ}$ trước khi tiến hành lắp dựng cốt thép hoặc đổ bê tông tiếp theo.

Chuyên đề 2: Tìm hiểu về công nghệ ván khuôn leo

Chuyên đề nghiên cứu giải pháp thi công bê tông các công trình có chiều cao lớn (như xilô, ống khói, tháp làm lạnh, trụ cầu, tường dài) nhằm loại bỏ toàn bộ hệ thống giàn giáo chống từ mặt đất:

  • Phân loại ván khuôn leo:
    • Loại kích thước bé ($h = 1,2\text{ m}$): Lắp và tháo dỡ thủ công, điều chỉnh phương nghiêng bằng bu lông xoay quanh khớp, tận dụng thép hình làm khung sườn, phù hợp công trình có chu vi và chiều dày thay đổi.
    • Loại kích thước lớn ($h = 1,8\text{ m} - 3,0\text{ m}$): Cẩu lắp bằng cơ giới, neo bằng bu lông vào thân bê tông đợt dưới, điều chỉnh góc nghiêng bằng kích bu lông tỳ vào vách bê tông.
  • Cấu tạo hệ ván khuôn leo tháo lắp thủ công:
    • Hệ sườn kim loại: Chế tạo từ thép góc hàn thành khung định hình. Mỗi vị trí đặt một cặp sườn trong và ngoài liên kết qua 4 bu lông giằng xuyên qua ống nhựa định cữ chiều dày tường.
    • Tấm mặt ván khuôn: Sử dụng gỗ dán phủ phim dày $1\text{ cm}$, ghép độc lập từng mảng, có thể cắt bớt hoặc xếp chồng để thích ứng với chu vi co hẹp dần theo chiều cao.
    • Hệ thống sàn thao tác kép:
      • Sàn thao tác phía trên liên kết với công-xôn trên sườn kim loại, dùng cho công nhân buộc cốt thép, dựng ván khuôn và đổ bê tông đợt mới.
      • Sàn thao tác phía dưới treo dưới khung sườn, dùng để đứng tháo ván khuôn đợt dưới và trát hoàn thiện bề mặt bê tông.
  • Ứng dụng điển hình - Thi công vỏ tháp làm lạnh: Tháp bê tông cốt thép dạng hypecbon tròn xoay cao $H = 65\text{ m}$, đường kính lớn nhất $R_{max} = 30\text{ m}$, đường kính thắt eo $R_{min} = 25\text{ m}$, chiều dày vỏ biến thiên $d = 100 - 250\text{ mm}$, đặt trên hệ cột nghiêng cao $0 - 4,5\text{ m}$. Việc sử dụng ván khuôn leo kích thước bé cho phép điều chỉnh linh hoạt theo độ cong thân tháp mà không cần giàn giáo đỡ chân nặng nề.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật cụ thể đạt được

  1. Thiết kế kết cấu hoàn chỉnh bể nước mái:
    • Xác lập kích thước tối ưu cho bể nước mái chung cư 16 tầng: Thể tích $89,6\text{ m}^3$, mặt bằng $8 \times 8,5\text{ m}$, chiều cao nước $1,5\text{ m}$.
    • Xác định chiều dày các bản sàn: Bản nắp $100\text{ mm}$, bản thành $120\text{ mm}$, bản đáy $150\text{ mm}$.
    • Tính toán hệ dầm chịu lực: Dầm nắp $250 \times 450\text{ mm}$, dầm đáy $250 \times 500\text{ mm}$ đến $250 \times 650\text{ mm}$, cột đỡ $500 \times 500\text{ mm}$.
    • Khẳng định khả năng chống nứt an toàn của bản thành ($M_r = 131,52\text{ daNm} < M_{crc} = 697\text{ daNm}$) và chỉ ra vị trí gối bản đáy cần tăng cường kiểm soát vết nứt ($M_r = 798,20\text{ daNm} > M_{crc} = 758\text{ daNm}$).
    • Đưa ra giải pháp cốt đai gia cường chống nứt cục bộ tại vị trí giao dầm phụ và dầm chính bằng 3 nhánh đai kép $6\phi 8a50$.
  2. Quy chuẩn hóa biện pháp thi công:
    • Hệ thống hóa các bảng tra đường kính mũi khoan, chiều sâu neo và quy trình 7 bước cấy thép đảm bảo độ bền liên kết.
    • Trình bày chi tiết cấu tạo cơ học và sơ đồ lắp dựng hệ ván khuôn leo thủ công kèm sàn thao tác kép cho các công trình dạng vỏ mỏng và tháp cao.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Cung cấp một bộ hồ sơ tính toán mẫu hoàn chỉnh từ sơ bộ tải trọng, lập mô hình SAP2000/ETABS đến kiểm tra nứt cấu kiện bể chứa nước theo TCVN 5574:2018 và TCVN 2737:2023.
  • Kết hợp giải quyết đồng thời bài toán kết cấu lý thuyết với hai giải pháp kỹ thuật thi công mang tính thời sự cao tại các công trường xây dựng hiện đại (khoan cấy thép và cốp pha leo).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Về tính toán kết cấu: Mô hình tính bản thành mới chỉ cắt dải bản đơn vị dạng dầm 1D, bỏ qua trọng lượng bản thân thành bể và giả thiết áp lực gió phân bố đều theo chiều cao; chưa mô phỏng liên kết không gian ngàm 3 cạnh của thành bể với đáy và hai vách vuông góc.
  • Về bài toán nứt: Tại vị trí gối bản đáy bị nứt dưới tải trọng tiêu chuẩn ($M_r > M_{crc}$), đồ án chưa trình bày chi tiết bước tính toán độ mở rộng khe nứt giới hạn $a_{crc}$ theo TCVN 5574:2018.
  • Về chuyên đề thi công: Nội dung dừng lại ở mức tổng hợp lý thuyết, nguyên lý cấu tạo và quy trình kỹ thuật; chưa có số liệu thực nghiệm thí nghiệm kéo nhổ cốt thép tại hiện trường (Pull-out test) hoặc tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của bu lông neo ván khuôn leo vào bê tông mới đông kết.

Giá trị tham khảo

  • Đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng / Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp: Tài liệu là tài liệu tham khảo trực tiếp cho phần thiết kế kết cấu phụ trợ (bể nước mái, hồ nước ngầm) và phần chuyên đề biện pháp kỹ thuật thi công trong đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
  • Đối với kỹ sư thiết kế kết cấu: Cung cấp quy trình tra bảng và tính toán kiểm tra nứt cấu kiện chịu uốn tiếp xúc môi trường nước theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 và tổ hợp tải trọng gió theo TCVN 2737:2023.
  • Đối với kỹ sư thi công và giám sát hiện trường: Tài liệu cung cấp cẩm nang thực hành về trình tự 7 bước khoan cấy cốt thép bằng keo Ramset G5, quy cách chọn mũi khoan và giải pháp an toàn sàn thao tác khi thi công ván khuôn leo.

Câu hỏi thường gặp

1. Dung tích và kích thước hình học của bể nước mái được tính toán dựa trên những thông số nào?

Dung tích bể được xác định dựa trên quy mô chung cư 16 tầng, mỗi tầng 7 căn hộ, mỗi căn hộ 4 người (tổng 448 người) với tiêu chuẩn dùng nước $200\text{ lít/người.ngày-đêm}$, tương đương tổng lượng nước $89,6\text{ m}^3$. Với chế độ bơm bổ sung 2 lần/ngày, bể nước mái được chọn có dung tích $W_b \approx 44,8\text{ m}^3$, kích thước mặt bằng $B \times L = 8,0\text{ m} \times 8,5\text{ m}$, chiều cao nước $H = 1,5\text{ m}$ (dạng bể thấp), đáy bể nâng cao cách sàn mái $1,2\text{ m}$.

2. Tiêu chuẩn nào được sử dụng để kiểm tra nứt cho bản thành và bản đáy bể nước?

Việc kiểm tra nứt được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép) dựa trên điều kiện $M_r \le M_{crc}$. Trong đó, $M_r$ là mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn gây ra, còn $M_{crc} = R_{bt,ser} W_{pl}$ là mô men kháng nứt giới hạn của tiết diện bê tông cốt thép có kể đến vùng biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu kéo.

3. Kết quả kiểm tra nứt của bản thành và bản đáy bể nước trong đồ án ra sao?

  • Bản thành ($h = 120\text{ mm}$): Tại cả vị trí gối và nhịp, mô men ngoại lực $M_r = 131,52\text{ daNm}$ nhỏ hơn mô men kháng nứt $M_{crc} = 697\text{ daNm}$, kết luận bản thành an toàn không bị nứt.
  • Bản đáy ($h = 150\text{ mm}$): Tại các vị trí nhịp $M_1, M_2$ và gối $M_{II}$, kết cấu không bị nứt ($M_r < M_{crc}$). Tuy nhiên, tại vị trí gối $M_I$, mô men $M_r = 798,20\text{ daNm}$ lớn hơn $M_{crc} = 758\text{ daNm}$, xuất hiện vết nứt và cần bố trí cốt thép chịu uốn tăng cường để giới hạn bề rộng khe nứt.

4. Quy định về đường kính và chiều sâu lỗ khoan khi thi công cấy thép bằng keo Ramset Epcon G5 là gì?

  • Chiều sâu lỗ khoan: Tối thiểu đạt $10D$ ($D$ là đường kính thanh thép cần cấy).
  • Đường kính lỗ khoan: Lớn hơn đường kính cốt thép từ $3 - 8\text{ mm}$ tùy kích cỡ thanh thép:
    • Đường kính thép $D < 20\text{ mm}$: Đường kính lỗ khoan $= D + 4\text{ mm}$ (ví dụ thép d10 dùng mũi 14mm, d12 dùng mũi 16mm).
    • Đường kính thép $D = 20\text{ mm}$: Đường kính lỗ khoan $= D + 5\text{ mm}$.
    • Đường kính thép $D > 22\text{ mm}$: Đường kính lỗ khoan $= D + 8\text{ mm}$.

5. Công nghệ ván khuôn leo giải quyết vấn đề kỹ thuật nào trong thi công các công trình cao tầng/công trình tháp?

Ván khuôn leo cho phép tự neo giữ vào các đợt bê tông đã đổ đạt cường độ ở phía dưới thông qua hệ thống bu lông giằng và khung sườn kim loại, sau đó leo dần lên cao theo từng đợt đổ. Biện pháp này giúp loại bỏ hoàn toàn hệ thống giàn giáo chống đỡ nặng nề từ mặt đất lên độ cao hàng chục mét, tiết kiệm chi phí và đặc biệt thích hợp cho các công trình hình học thay đổi như tháp làm lạnh hypecbon, xilô, ống khói hoặc đập nước.

Kết luận

Chuyên đề tốt nghiệp của sinh viên Huỳnh Trọng Thiện đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kết cấu bể nước mái bằng bê tông cốt thép cho chung cư 16 tầng tại Hải Phòng theo các tiêu chuẩn hiện hành TCVN 5574:2018 và TCVN 2737:2023. Đề tài đã phân tích chi tiết tải trọng, nội lực, tính toán cốt thép và kiểm tra trạng thái nứt của từng cấu kiện bản nắp, bản thành, bản đáy và khung dầm đỡ. Đồng thời, phần chuyên đề thi công đã cung cấp quy trình kỹ thuật chuẩn mực cho công tác khoan cấy thép và giải pháp ứng dụng ván khuôn leo trong các công trình có chiều cao lớn. Toàn bộ nội dung là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp.