So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của giải pháp sàn bê tông cốt thép sử dụng  lưới thép hàn và lưới thép buộc

TÓM TẮT:

Bài nghiên cứu phân tích, tính toán sàn bê tông cốt thép theo giải pháp lưới thép buộc, lưới thép hàn và so sánh kết quả tính với thiết kế sàn của công trình thực tế. Có 6 ô sàn điển hình, với tổng diện tích 114,93m² được xem xét các yếu tố về kinh tế, kỹ thuật, tiến độ thi công. Theo đó, phương án lưới thép hàn tiết kiệm chi phí hơn 0,08 lần, tiến độ nhanh hơn 0,01 lần, khối lượng thép ít hơn 0,1 lần so với phương án lưới thép buộc. Thiết kế lưới thép hàn đơn giản, công nghệ thi công không phức tạp, tiến độ phụ thuộc năng lực cung ứng của nhà cung cấp vật tư. Ảnh hưởng của các yếu tố trên đến việc lựa chọn thiết kế sàn theo giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn được phân tích và làm rõ.

Từ khóa: lưới thép buộc, lưới thép hàn, chi phí, tiến độ thi công, khối lượng thép.

1. Đặt vấn đề

Hiện nay, hầu hết thiết kế kết cấu sàn bê tông cốt thép (BTCT) sử dụng chủ yếu giải pháp lưới thép buộc. Ngoài ra, còn có 1 giải pháp mới, đó là giải pháp lưới thép hàn. Các công trình dân dụng có sàn BTCT được thiết kế theo giải pháp lưới thép buộc. Đối với công trình công nghiệp, giải pháp lưới thép hàn được sử dụng ít hơn, nhưng chiếm tỷ lệ ngày càng cao so với lưới thép buộc. Trong công trình dân dụng cũng đã bắt đầu áp dụng giải pháp lưới thép hàn để thiết kế kết cấu sàn BTCT.

Thêm vào đó, các dự án xây dựng đòi hỏi phải có nhiều cải tiến trong quá trình thiết kế và thi công, nhằm giúp chủ đầu tư và nhà thầu thi công đẩy nhanh tiến độ mà vẫn đảm bảo được chất lượng và giảm chi phí xây dựng công trình.

Việc áp dụng giải pháp lưới thép hàn trong công trình dân dụng gặp nhiều vấn đề khó, như: tại vị trí giao nhau giữa dầm với dầm, giữa dầm với cột thì hàm lượng cốt thép vượt giá trị lớn nhất cho phép. Nguyên nhân do các ô sàn có nhiều loại kích thước khác nhau, các mối hàn dễ bị mất kết dính trong quá trình thi công lắp đặt.

Xét thấy được sự cần thiết và nhằm so sánh 2 giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn theo các tiêu chí về kinh tế, kỹ thuật và tiến độ thi công, nên bài báo này sẽ dựa vào 1 trường hợp sàn BTCT của công trình thực tế, đó là công trình Chung cư Splendor, tại quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh [1] (sau đây gọi tắt là Chung cư Splendor); Tiến hành thiết kế lại sàn BTCT theo giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn. Các kết quả tính sàn theo lý thuyết như: khối lượng cốt thép, khối lượng bê tông, khối lượng ván khuôn, độ võng, dự toán, tiến độ thi công đã được so sánh với thiết kế thực tế và đưa ra các khuyến nghị phù hợp giữa kinh tế và kỹ thuật.

2. Phương pháp nghiên cứu và số liệu tính toán

2.1. Khái quát thiết kế sàn BTCT theo giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn

Hình 1: Sàn BTCT với lưới thép buộc ([2], 2021)

Hình 1 thể hiện sàn BTCT sử dụng giải pháp lưới thép buộc, giải pháp này được sử dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm như giá thành thấp, khả năng chịu lực lớn, độ bền cao, khả năng tạo hình dễ dàng, khả năng chống cháy và hấp thụ năng lượng tốt. Nhưng lại có nhược điểm là nặng, thi công chậm, khả năng tái sử dụng thấp, giá thành cao.

Thiết kế sàn BTCT theo giải pháp lưới thép buộc đơn giản, dễ thực hiện. Hơn nữa, giải pháp lưới thép buộc là giải pháp truyền thống, nên lý thuyết tính toán đã được các nhà nghiên cứu hoàn thiện từ rất lâu. Bài báo này, thiết kế sàn BTCT với giải pháp lưới thép buộc theo TCVN 5574:2018 [3] và theo tài liệu của Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống [4]. Dưới đây, chúng tôi trình bày một số công thức đã áp dụng trong nghiên cứu này, gồm:

- Chọn sơ bộ chiều dày sàn   h_s = (d/m) x L₁                    (1)      

 - Xác định nội lực. Với sàn bản kê 4 cạnh tính theo ô bản đơn, sơ đồ đàn hồi.

+ Mô men dương lớn nhất ở nhịp

M₁ = m₉₁ (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂      (2)      

M₂ = m₉₂ (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂      (3)      

+ Mô men âm lớn nhất ở gối

M_I = k₉₁ (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂        (4)      

M_II = k₉₂ (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂       (5)      

- Xác định nội lực. Với sàn bản dầm tính theo ô bản đơn, sơ đồ đàn hồi.

+ Mô men dương lớn nhất ở nhịp

M₁ = (1/24) x (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂          (6)      

+ Mô men âm lớn nhất ở gối

M₁ = (1/12) x (g_s + p_s) x b x L₁ x L₂          (7)      

- Tính diện tích cốt thép

    (8)

 - Tính độ võng sàn 

               (9)      

Hình 2: Sàn BTCT với lưới thép hàn ([5], 2021)

Lưới thép hàn ở Hình 2 là một loại vật liệu cải tiến trong thiết kế kết cấu sàn, được sản xuất từ sợi thép kéo nguội cường độ cao, được hàn tiếp điểm cực nóng chảy áp lực cao tại mối nối, có khoảng cách sợi theo 2 phương và kích thước tấm có độ chính xác cao.

Sử dụng giải pháp lưới thép hàn thay thế lưới thép buộc có những ưu điểm, như: cường độ cao, giảm khối lượng và hao hụt thép, thi công nhanh, dễ kiểm soát khối lượng và chất lượng thép, dễ vận chuyển và thi công lắp đặt, giảm chi phí xây dựng công trình. Ngược lại, có nhược điểm đó là giá vật liệu thép cao hơn, quy cách lưới thép không đa dạng, tiến độ thi công bị phụ thuộc chặt chẽ vào khả năng cung cấp vật tư của nhà sản xuất.

Thiết kế sàn BTCT sử dụng giải pháp lưới thép hàn quy định trong TCVN 9391:2012 [6]. Một số bước tính sàn theo giải pháp lưới thép hàn tương tự như giải pháp lưới thép buộc. Một số công thức tính sàn theo giải pháp lưới thép hàn, gồm:

- Tính diện tích tiết diện thép hàn quy đổi từ thép buộc

    (10)

- Xác định chiều dài neo

      (11)    

- Chọn lưới thép hàn/chiều dài nối chồng cốt thép như Bảng 1/Bảng 5 theo [6].

Nghiên cứu này thực hiện tính dự toán, lập tiến độ thi công trên cơ sở các văn bản của UBND TP. Hồ Chí Minh [7], Bộ Xây dựng [8]; giá lưới thép hàn được lấy theo [9].

Bảng 1 cho thấy các ưu - nhược điểm, tính hiệu quả về phương diện thiết kế, thi công, khi so sánh sàn theo giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn.

Bảng 1. So sánh sàn BTCT sử dụng giải pháp lưới thép buộc
và lưới thép hàn

2.3. Số liệu tính toán của sàn BTCT thực tế

Chung cư Splendor [1], đường Nguyễn Văn Dung, phường 6, quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh gồm 12 tầng, 1 tầng hầm, 1 tầng kỹ thuật, với các căn hộ thương mại và căn hộ cao cấp. Thông số đầu vào dùng tính toán sàn theo giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn được thể hiện ở Hình 3 và Bảng 2.

Hình 3: Giải pháp sàn lưới thép buộc và lưới thép hàn thực tế của [1] (nhóm tác giả tự thực hiện, 2021)

Bảng 2. Thông số tính toán của công trình [1]

Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả xét 6 ô sàn mang tính điển hình thuộc tầng 2 của [1] với các công năng là phòng ngủ, phòng vệ sinh, hành lang, lô gia. Việc phân tích, tính toán cho toàn bộ công trình [1] sẽ được trình bày chi tiết trong một bài báo khác.

3. Kết quả và thảo luận

Tiến hành so sánh 2 giải pháp sàn lưới thép buộc và lưới thép hàn thông qua thiết kế của tác giả, với thiết kế thực tế trên 6 ô sàn thuộc tầng 2 đã được triển khai trong công trình [1]. Đánh giá các tiêu chí: khối lượng bê tông trên 1m² sàn, trọng lượng thép trên 1m² sàn, độ võng của sàn (chỉ so sánh theo thiết kế của tác giả), diện tích ván khuôn sàn bao gồm dầm, chi phí cho 6 ô sàn, tiến độ thi công. Kết quả chi tiết được thể hiện ở Bảng 3, Bảng 4, Bảng 5, Bảng 6, Bảng 7 và Hình 4.

Bảng 3. So sánh khối lượng bê tông trên 1 m² sàn (m³)

Bảng 4. So sánh trọng lượng thép trên 1m² sàn (kg)

Bảng 5. So sánh độ võng sàn theo thiết kế (mm)

Bảng 6. So sánh diện tích ván khuôn sàn bao gồm dầm (m²)

Bảng 7. Bảng dự toán

Đơn vị tính: 1.000.000 đồng

Ghi chú: VL - vật liệu, NC - nhân công, M - máy

Hình 4a, b, c, d: Tiến độ thi công

Việc thiết kế, tính dự toán và lập tiến độ thi công sàn được thực hiện một cách đơn giản, hiệu quả dựa theo các tiêu chuẩn, tài liệu và các văn bản pháp lý do Nhà nước ban hành. Theo đó, các kết quả tính toán lý thuyết khá tương đồng với thiết kế thực tế.

Những kết quả trên cho thấy, về yếu tố kỹ thuật và công nghệ thi công, 2 giải pháp đều dễ dàng thỏa mãn. Thêm vào đó, giải pháp lưới thép buộc linh hoạt, chủ động hơn trong công tác chọn thép và thi công lắp đặt, không phụ thuộc chặt chẽ vào khả năng cung ứng vật liệu như giải pháp lưới thép hàn. Bên cạnh đó, 2 giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn đều thỏa mãn điều kiện về võng.

Bảng 4, Bảng 7 và Hình 4 cho thấy, giải pháp lưới thép buộc có chi phí, khối lượng thép lớn hơn giải pháp lưới thép hàn 1,08 lần và 1,1 lần. Với kết quả tính thể hiện ở Bảng 3, Bảng 4, Bảng 5, Bảng 6, thì giải pháp lưới thép hàn có chiều dày sàn nhỏ hơn giải pháp lưới thép buộc. Điều đó cho thấy, thiết kế sàn theo giải pháp lưới thép hàn sẽ giảm được tải trọng công trình. Chính vì thế, khi xét về tổng thể, chi phí công trình theo giải pháp lưới thép hàn có thể nhỏ hơn giải pháp lưới thép buộc.

Ngoài các giá trị về kinh tế, giải pháp lưới thép hàn có thể đáp ứng hầu hết những yêu cầu chỉ tiêu về giải pháp tối ưu cho kết cấu, như: tiết kiệm khối lượng cho sản phẩm, giảm tải trọng cho công trình, thuận tiện cho công tác thi công, tiến độ thi công nhanh hơn 0,01 lần so với giải pháp lưới thép buộc. Những ưu điểm của giải pháp lưới thép hàn nêu trên không chỉ đem lại giá trị về chất lượng, giảm giá thành công trình, mà còn góp phần giảm việc khai thác khoáng sản (cát, đá, sắt,...) và thúc đẩy giữ gìn môi trường xanh, bền vững.

Hình 5: So sánh giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn theo thiết kế của tác giả và thực tế

Hình 5 mô tả và so sánh kết quả tính theo giải pháp sàn lưới thép buộc và giải pháp lưới thép hàn của nhóm tác giả, với thiết kế thực tế của [1].

Hai giải pháp lưới thép buộc và lưới thép hàn đều dễ thực hành tính toán và có công nghệ thi công đơn giản. Đặc biệt, do đặc điểm cấu tạo và phương án bố trí lưới thép, nên giải pháp lưới thép hàn phù hợp với loại công trình công nghiệp hơn. Đối với công trình dân dụng, giải pháp lưới thép buộc tối ưu hơn. So sánh kết quả thiết kế với thực tế cho thấy, cả 2 giải pháp có độ chính xác cao, đáng tin cậy. Từ đó, giúp chọn lựa giải pháp lưới thép khi thiết sàn BTCT bền vững cho công trình xây dựng trong tương lai ở Việt Nam. Đồng thời, kỹ sư có thể áp dụng kết quả của nghiên cứu này để chọn ra phương pháp thiết kế sàn tối ưu nhất.

4. Kết luận

Giải pháp lưới thép buộc và giải pháp lưới thép hàn rất thích hợp chọn làm giải pháp thiết kế kết cấu sàn BTCT. Việc thiết kế sàn theo 2 giải pháp đều dễ thực hiện. Đặc biệt, kết quả tính toán sàn theo giải pháp lưới thép buộc và giải pháp lưới thép hàn đã được đối chứng với thực tế cho thấy, các phương pháp này có độ chính xác cao, đáng tin cậy, phù hợp với công nghệ thi công.

So với lưới thép buộc, lưới thép hàn có nhiều ưu điểm vượt trội hơn, như: giảm được tải trọng công trình, khối lượng thép ít hơn, tiến độ thi công nhanh hơn góp phần giảm chi phí và sớm đưa công trình vào sử dụng. Điều đó cho thấy, giải pháp lưới thép hàn sẽ trở thành xu hướng lựa chọn để thiết kế sàn công trình xây dựng trong tương lai.

Áp dụng kết quả nghiên cứu này cho công tác thiết kế sàn BTCT công trình xây dựng sẽ mang lại hiệu quả cao cả về khía cạnh kinh tế, kỹ thuật và đáp ứng mục tiêu phát triển bền vững.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Công ty Cổ phần Tư vấn thiết kế Tân Kỷ (2008). Hồ sơ thiết kế công trình chung cư Splendor quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh.
2. Công ty CP Tập đoàn Hưng Thịnh Complex (2019). Thông tin chung Q7 Saigon Riverside Complex. Truy cập tại http://propertyx-hungthinh.com.vn/du-an/tien-do-q7-saigon-riverside-complex-10112019.htm
3. TCVN 5574:2018 (2018). Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
4. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2011). Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản). Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
5. Công ty CP TM và KD VLXD Minh Đức (2021). Lưới thép hàn Minh Đức. Truy cập tại http://mdcweldmesh.com/ san-pham/luoi-thep-han-minh-duc/
6. TCVN 9391:2012 (2012). Lưới thép hàn dùng trong kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, thi công lắp đặt và nghiệm thu, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
7. UBND Thành phố Hồ Chí Minh (2016). Quyết định số 3384/QĐ-UBND về Công bố Bộ đơn giá xây dựng khu vực TP. Hồ Chí Minh.
8. Bộ Xây dựng (2016). Thông tư số 05/2016/TT-BXD Về việc hướng dẫn xác định đơn giá nhân công trong quản lý chi phí đầu tư xây dựng.
9. Công ty TNHH Thép SMC (2016). Bảng báo giá lưới hàn. Bà Rịa - Vũng Tàu.
10. TCVN 2737:1995 (2012). Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.

COMPARING THE ECONOMIC AND TECHNICAL

FACTORS WHEN USING TIED WIRE MESH

AND WELDED WIRE MESH TTO MAKE

THE REINFORCED CONCRETE FLOOR

• Master. NGUYEN THANH CONG¹

• Master. TU HONG NHUNG¹

¹School of Engineering and Technology, Tra Vinh University

ABSTRACT:

This paper analyzes and designs the reinforced concrete floor with the use of tied wire mesh and welded wire mesh. The paper compares the estimated results of the floor design to the actual results of an building. Six typical floor cells with a total area of 114,93m2 are assessed in terms of economic, technical and construction time factors. The results show that the use of welded wire mesh helps to reduce the cost of more than 0,02 times, construction time of 0,01 time and steel quantity of 0,1 time compared to the use of tied wire mesh steel. In addition, the design of welded wire mesh is simple, the construction technology is not complicated and the construction progress depends on the capacity of supplier. This paper analyzes and identifies the impacts of these above-mentioned factors on the floor design with the use of tied wire mesh and welded wire mesh.

Keywords: tied wire mesh steel, welded wire mesh steel, expense, construction time, steel quantity.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 24, tháng 10 năm 2021]