Ưu thế vượt trội của Sàn bê tông ứng lực trước trong thiết kế, thi công nhà cao tầng - Phần I

Trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, sàn nhà là bộ phận chiếm tỷ lệ lớn, chịu lực phức tạp và có cấu tạo rất đa dạng. Đối với công trình ít tầng thì giá thành chi phí cho sàn chiếm một tỷ lệ lớn, còn với nhà nhiều tầng, do công trình chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn nên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như cột, tường sẽ tăng dẫn đến chi phí cho sàn chiếm tỷ lệ cao.

Theo tính toán thì với công trình cao khoảng 40 tầng, trọng lượng sàn chiếm đến 50% trọng lượng toàn công trình. Trong thi công xây dựng hiện đại, việc nghiên cứu để giảm nhẹ trọng lượng sàn có ý nghĩa rất quan trọng.

Như vậy, để tiết kiệm chi phí cho công trình xây dựng dân dụng, giảm thời gian thi công… thì một trong những giải pháp kết cấu được các nhà thiết kế và chủ đầu tư quan tâm là ứng dụng sàn phẳng ứng lực trước trong kết cấu của tòa nhà.

Sàn bê tông kết cấu ứng lực trước: thường là sàn không dầm (sàn phẳng) và sử dụng loại kết cấu bê tông ứng lực trước.

Hiện nay hệ thống dự ứng lực có nhiều loại ( sợi đơn, đa sợi, có bơm vữa hay không có bơm vữa) với các độ linh động trong lắp đặt và thi công khác nhau.

Thông thường dùng loại cáp có vỏ bọc với đường kính 15,24mm hoặc lớn hơn với số lượng và đường kính theo tính toán của các nhà thiết kế. 

Sàn ứng lực trước căng sau thường sử dụng 2 loại cáp bám dính hoặc không bám dính. Cáp bám dính thường được sử dụng chủ yếu ở Úc, còn ở Mỹ và Anh thì chủ yếu dùng cáp không bám dính.

Ứng dụng:

Sàn ứng lực trước có khả năng vượt nhịp lên tới 20m, nhưng chỉ hiệu quả trong nhịp từ 8-12m, kinh tế nhất là nhịp 9m. Nhịp trung bình phổ biến là 10-12m, tuy nhiên có thể kết hợp với dầm bản dự ứng lực với nhịp 16 hay 20m... Nhịp lớn hơn lượng thép dùng càng lớn.

· * Với nhịp khoảng 8-9m thì dùng sàn tấm phẳng, cần chú ý đến chọc thủng.
· * Với nhịp khoảng 10m thì dùng sàn phẳng với tấm mũ, cần chú ý kiểm soát võng.

· * Với nhịp từ 12m trở lên chỉ nên dùng với dầm bẹt (dải sàn - slab band) nhưng tiêu chuẩn giới hạn là mật độ đặt thanh thép. Dầm bẹt h<2t với t là chiều dày sàn. Bề rộng của dầm bẹt b>3h. 

Khi dùng dầm bẹt, việc chọn chiều dày sàn dựa trên tỉ số nhịp-trên-chiều cao, là dựa trên chiều dài của nhịp ngắn hơn. (Nhịp ngắn tính từ tim tới tim chứ không dùng khoảng cách thông thủy tính từ mép của dầm bẹt bởi độ cứng của dầm bẹt không đủ để có thể xem như một dầm). 

Cấu tạo:

Ngoài việc đặt cốt thép chủ động (ứng lực trước) theo quỹ đạo cáp căng trước thông thường là parabol, cần phải đặt thêm cốt thép bị động (cốt thép thường). Tuy nhiên có thể thiết kế để có thể đặt rất ít cốt thép thường.

Thông thường, với cáp bám dính (bonded tendon), khoảng cách tối đa là 10 lần chiều dày sàn cho sàn 2 phương và 8 lần chiều dày sàn cho sàn một phương (phương còn lại không quy định, thường làm sao đảm bảo P/A -Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-05, mục 18.12.4. Đôi khi khoảng cách lớn hơn đôi chút được sử dụng nếu sàn chịu được tải áp dụng. 

Một số công trình ứng dụng tại Việt Nam:

Sàn không dầm bê tông ứng suất trước hiện tại được sử dụng rộng rãi tại các nước trong khu vực như Hongkong, Thailand, Indonesia, Malaysia, Singapore ...

Công nghệ thi công sàn ứng lực cũng đã được áp dụng tại Việt Nam từ khá lâu do Viện Khoa học Công nghệ xây dựng thực hiện lần đầu tại  toàn nhà 7 tầng - Thư viện trường Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Việc thi công sàn ứng lực trước tại Việt Nam trong kết cấu nhà nhiều tầng cũng đã áp dụng phổ biến cho các công trình cao tầng, điển hình như tòa nhà 63 Lý Thái tổ (nhịp 11m), E-town(nhịp 13.2m), tháp đôi Vincom (nhịp 10m), TT Thương mại Thanh trì (nhịp 13.2m), Vincom, trụ sở Viettel số 1 Giang Văn Minh (nhịp 8.5m), toà nhà 27 tầng tại 25 Láng Hạ, tổ hợp văn phòng kết hợp nhà ở chất lượng cao ở Huỳnh Thúc Kháng ... và nhiều công trình hiện đang thi công tại Hà Nội.

Nguồn:  Tham khảo tài liệu tại http://ibst.vn và TCM

>> Xem thêm:  

      Phần 2: Ưu và nhược điểm khi ứng dụng sàn bê tông ứng lực trước trong thiết kế, thi công nhà cao tầng.

      Phần 3: Các phần mềm dùng mô hình hóa, phân tích và thiết kế sàn bê tông ứng lực trước.