Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công bê tông cốt thép toàn khối nhà nhiều tầng

- Theo điều kiện cường độ điều kiện bền: Công thức kiểm tra: [ ] - Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván khuôn cột điều kiện biến dạng: Công thức kiểm tra: Trong đó: f: độ võn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KĨ THUẬT THI CÔNG I

Giáo viên hướng dẫn: Lê Đình Tiến

C2(bxh2) = 0,22 x 0,40 (m) Cột tầng 5,6 C1(bxh1) = 0,22 x 0,30 (m)

C2(bxh2) = 0,22 x 0,35 (m) Cột tầng 7,8 C1(bxh1) = 0,22 x 0,25 (m)

3 ) Giới thiệu sơ bộ công trình:

3.1) Về quy mô công trình

-) Công trình được xây dựng với diện tích 1 sàn là 970,14 m2

-) Công trình có 8 tầng với chiều cao tầng trệt là 4,2 m và chiều cao các tầng trên là 3,4m

3.2) Về phương án kết cấu:

-) Công trình được xây dựng bằng hệ khung bê tông cốt thép toàn khối

-) Với kích thước mỗi khung ngang được thể hiện trên bản vẽ

-) Công trình có tổng cộng 19 bước khung

4) Tóm tắt công nghệ – tổ chức thi công công trình

4.1) Giải pháp phân chia đợt thi công (phân chia theo phương đứng).

-) Có 2 giải pháp thi công là thi công 1 tầng 1 đợt và thi công 1 tầng 2 đợt

+) Thi công 1 đợt: là công nghệ thi công lắp đặt khuôn đúc, cột vách, dầm và sàn cùng lúc và đổ bê tông toàn bộ cùng 1 lần

Ưu điểm: tiết kiệm thời gian, tiết kiệm được cột chống đỡ đáy dầm chính ở 2 đầu mỗi nhịp dầm do có cốp pha cột làm gối đỡ

Nhược điểm: Việc đổ bê tông không thể tiến hành theo phương pháp rút ống phải

đổ gián tiếp qua cửa đổ, văng chống định vị cho cốp pha cột không thể tỳ xuống sàn

+) Thi công 2 đợt: là công nghệ thi công tách rời cột và vách với dầm và sàn

Ưu điểm: Có thể tùy chọn biện pháp đổ bê tông trực tiếp hay gián tiếp

Nhược điểm: Tốn thời gian hơn thi công 1 đợt, trình tự thi công phức tạp

Nên lựa chọn giải pháp chia đợt như sau: 1 tầng 2 đợt:

- Đợt 1: Thi công hết toàn bộ kết cấu chịu lực theo phương đứng như: cột, tường, 1 vế cầu thang bộ đến hết chiếu nghỉ

- Đợt 2: Thi công toàn bộ các cấu kiện còn lại: dầm sàn toàn khối và vế còn lại của thang bộ

4.2) Giải pháp lựa chọn ván khuôn, đà giáo

- Ván khuôn gỗ

Ưu điểm: Giá thành sản phẩm thấp, độ luân chuyển cao, dễ dàng gia công, tháo lắp, nhẹ, dễ vận chuyển, tiết kiệm được thời gian chi phí Trọng lượng nhẹ hơn

ván khuôn sắt rất nhiều, như thế giảm được khả năng lực tác động lên giàn giáo

Nhược điểm: Do điều kiện nước là thời tiết nhiệt đới gió mùa độ ẩm cao nên ván khuôn dễ bị cong vênh, nên sử dụng chỉ được 1 chu kỳ phải luân chuyển nhiều lần Tính thẩm mỹ không cao và hạn chế, độ phẳng bề mặt không đồng đều nên tính mỹ quan không đảm bảo

- Ván khuôn thép:

Ưu điểm: Có thể tái tạo sử dụng nhiều lần, độ chính xác cao, đa dạng về kích thước Tăng chất lượng bề mặt sàn, cột Khả năng chịu lực lớn, khung được làm chắc chắn khó bị phá hủy

Nhược điểm: Chi phí lớn, khối lượng cốp pha tương đối nặng,khó vận chuyển

=> Chọn giải pháp ván khuôn gỗ

 Các thông số kỹ thuật của vật liệu gỗ sử dụng làm ván khuôn:

+ Trọng lượng riêng của gỗ: γgỗ = 700 kG/m3

+ [σ]gỗ = 105kG/cm2

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÁN KHUÔN

1 Lựa chon vật liệu làm ván khuôn

a) Vật liệu gỗ có thông số kĩ thuật như sau:

2

2

b.1) Tính toán thiết kế ván khuôn cột C2

Kích thước cột tính toán: bxh = 22 x 45 cm

Chọn chiều dày ván khuôn cột 30mm

Sơ đồ tính: Coi ván khuôn cột là một dầm liên tục có các gối tựa là các gông cột

 Tính toán khoảng cách các gông cột

- Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra:

4 kG/m2

- Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván khuôn cột (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

q l f

- Khoảng cách giữa các gông cột là: lgông cột≤ min(l1,l2) = 0,68 m

- Chọn khoảng cách giữa các gông cột: lgông cột = 0,65 m

b.2) Tính toán thiết kế ván khuôn cột C1

Kích thước cột tính toán: bxh = 22 x 40 cm

Chọn chiều dày ván khuôn cột 30mm

Sơ đồ tính: Coi ván khuôn cột là một dầm liên tục có các gối tựa là các gông cột

 Xác định tải trọng

- Tải trọng ngang do vữa bê tông mới đổ (sử dụng phương pháp đầm trong):

g1tc = γbt x b x h1 Trong đó: + h1: chiều cao mỗi lớp bê tông

Ta có: h1 = Ht- Hd = 4,2 - 0,4 = 3,8 m > R = 0.7m (bán kính tác dụng của đầm dùi)

=> h1 = R = 0,7m

+) b là kích thước cạnh lớn của cột b = 0,40 m

q1tc = γbt x b x h1 = 2500 x 0,40 x 0,7= 700 kG/m

- Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra: [ ]

- Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván khuôn cột (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

Trong đó:

f: độ võng tính toán của bộ phận ván khuôn cột: . 4

128.

tc c

q l f

- Khoảng cách giữa các gông cột là: lgông cột≤ min(l1,l2) = 0,7 m

- Chọn khoảng cách giữa các gông cột: lgông cột = 0,7 m

c) Cấu tạo ván khuôn cột:

3) Thiết kế ván khuôn dầm, sàn

+) Chọn ô sàn điển hình giới hạn bởi các trục ngang 1,2 và các trục dọc nhà A,B để tính

toán thiết kế ván khuôn

3.1) Thiết kế ván khuôn dầm (dọc và ngang)

*) Tính toán thiết kế ván khuôn dầm chính D1b

*)Xác định tải trọng:

 Tĩnh tải:

- Trọng lượng bản thân kết cấu (trọng lượng bê tông cốt thép):

g1tc = γbt x bd x hd = 2500 x 0,22 x 0,4 = 220 kG/m Trong đó: bd: bề rộng của dầm (m); bd = 0,22 m

hd: chiều cao của dầm (m); hd = 0,40 m

γbt: trọng lượng riêng của bê tông; γbt = 2500 kG/m2

 g1tt = n x g1tc = 1,2 x 220 = 264 kG/m

- Trọng lượng bản thân ván khuôn:

g2tc = γg x (2 Fvt + Fvđ ) Trong đó: Fvđ: diện tích tiết diện ngang của ván đáy

γg: trọng lượng riêng của gỗ

 Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 ván đáy dầm là:

Qvđtt = g1tt + g2tt + p1tt + p2tt = 264 + 19,87 + 114,4 +171,6 = 469,87 kG/m

*) Tính toán khoảng cách cột chống ván dầm:

 Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra:

4 kG/m2

=> 𝐥1≤√105 x 104 x 3,3 x 10-5 x 10

 Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván đáy dầm (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

Q l f

Coi liên kết 2 đầu cột là khớp, có μ = 1

 Chiều dài tính toán của cột chống là: Lcc0 = μ x Hcc = 1 x 3,67 = 3,87 m

- Đặc trưng tiết diện ngang của cột chống:

2

W

𝜎= N

φ x A=

342,80,19 x 0,1 x 0,1=18,04x 10

Coi ván thành là 1 dầm liên tục có các gối tựa là các nẹp đứng ván thành,

chịu các loại tải trọng ngang

+ Do hd =0,4 m < R =0.7m => h1 = R = 0,4 m (với R là bán kính tác dụng của đầm dùi)

 Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra:

q l

M 

W: momen kháng uốn của cấu kiện (theo tiết diện và vật liệu làm xà gồ: gỗ, kim loại, ) . 2

W 6

 Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván đáy dầm (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

Trong đó:

f: độ võng tính toán của bộ phận đáy dầm: . 4

128.

tc d

q l f

hd: chiều cao của dầm (m)

γbt: trọng lượng riêng của bê tông

 g1tt = n x g1tc = 1,2 x 137,5 = 165 kG/m

- Trọng lượng bản thân ván khuôn:

g2tc = γg x (2x Fvt + Fvđ) Trong đó: Fvđ: diện tích tiết diện ngang của ván đáy

Fvt: diện tích tiết diện ngang của ván thành

γg: trọng lượng riêng của gỗ

 Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 ván đáy dầm là:

Qvđtt = g1tt + g2tt + p1tt + p2tt = 165 + 12,94 + 57,2 +171,6 = 406,74 kG/m

 Tính toán khoảng cách cột chống ván dầm:

 Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra:

Q l

M 

W: momen kháng uốn của cấu kiện (theo tiết diện và vật liệu làm xà gồ: gỗ, kim loại, )

 Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván đáy dầm (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

Q l f

- Chọn tiết diện cột chống là 10 x 10 cm

- Xét cột chống làm việc như 1 cấu kiện chịu nén đúng tâm với liên kết khớp 2 đầu

Hình 2.14: Bố trí khoảng cách giữa các cột chống

Coi liên kết 2 đầu cột là khớp, có μ = 1

 Chiều dài tính toán của cột chống là: Lcc0 = μ x Hcc = 1 x 3,82 = 3,82 m

- Đặc trưng tiết diện ngang của cột chống: W . 2

Hình 2.15: Sơ đồ tính toán ván thành dầm

 Xác định tải trọng (chủ yếu là các tải trọng ngang):

- Tải trọng ngang do vữa bê tông mới đổ (sử dụng phương pháp đầm trong):

 Theo điều kiện cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra: [ ]

M

Trong đó:

M: momen uốn lớn nhất xuất hiện trên cấu kiện: 2

10

tt d

 Tính toán theo điều kiện về biến dạng của ván thành dầm (điều kiện biến dạng):

Công thức kiểm tra:

f: độ võng tính toán của bộ phận thành dầm:

4

.128

tc d

+ Ván khuôn sàn được tạo thành từ các tấm ván nhỏ ghép với nhau, và được liên kết với nhau bằng

các nẹp (kích thước tiết diện 1 tấm ván khuôn bề rộng x chiều dày = 250x30)

Khoảng cách giữa các xà gồ được tính toán để đảm bảo 2 điều kiện: điều kiện về

cường độ và điều kiện về biến dạng của ván khuôn sàn

Khoảng cách giữa các cột chống được tính toán để đảm bảo: 2 điều kiện về cường độ, biến dạng của xà gồ và điều kiện ổn định của cột chống

Cột chống sử dụng ở đây là cột chống chữ “T” được làm bằng gỗ, chân cột được đặt lên nêm gỗ

để có thể thay đổi chiều cao cột chống và tạo điều kiện thuận lợi cho thi công tháo lắp ván khuôn -) Sơ đồ tính toán

Xét 1 dải ván khuôn rộng 1m theo phương vuông góc với xà gồ => sơ đồ tính toán là dầm liên tục có gối tựa là các xà gồ và chịu tải trọng phân bố đều

γbt – trọng lượng riêng của bê tông.; γbt = 2500 kG/m2

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên 1 dải bản có b=1m là:

qstc =∑gitc + ∑pitc = 200+21+250+600 = 1271 kG/m

- Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 dải bản có b=1m là:

qstt =∑gitt + ∑pitt =240+23,1+325+260+780= 1628,1 kG/m

-) Tính toán khoảng cách xà gồ

+) Tính toán theo điều kiện về cường độ (điều kiện bền)

Công thức kiểm tra:

W: momen kháng uốn của cấu kiện (theo tiết diện và vật liệu làm xà gồ: gỗ, kim loại, ) . 2

W 6

4 kG/m2

=> 𝒍 ≤ √𝟏𝟎𝟓 𝒙 𝟏𝟎𝟒 𝒙 𝟏,𝟓 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒙 𝟏𝟎

+) Tính toán theo điều kiện biến dạng của các ván sàn (điều kiện biến dạng)

Công thức kiểm tra:

Fxg: diện tích tiết diện ngang của xà gồ

 Tổng tải trọng tác dụng lên xà gồ:

- Tải trọng tiêu chuẩn: qxgtc = q1tc + q2tc = 1016,8 + 5,6 = 1022,4 kG/m

- Tải trọng tính toán: qxgtt = q1tt + q2tt = 1302,5 + 6,16 = 1308,7 kG/m

- Tính điều kiện về cường độ (điều kiện bền):

Công thức kiểm tra:

𝝈 = 𝑴

𝑾 ≤ [𝝈] = 𝟏𝟎𝟓 𝒙 𝟏𝟎𝟒 kG/m2Trong đó:

M: momen lớn nhất xuất hiện trên cấu kiện:

2

10

tt xg

- Tính toán theo điều kiện về biến dạng của xà gồ (điều kiện về biến dạng):

Công thức kiểm tra:

- Chọn tiết diện cột chống: b x h = 10 x 10 (kích thước cạnh nhỏ nhất của tiết diện cột chống ≥ bề rộng của xà gồ bên trên)

- Xét cột chống làm việc như một cấu kiện nén đúng tâm với liên kết khớp 2 đầu Tải trọng tác dụng lên cột chống: N = qxgtt x lcc = 1308,7 x 0,90 = 1046,9 kG

Trong đó: lcc – khoảng cách giữa các cột chống xà gồ; lcc = 0.90 m

Coi liên kết 2 đầu cột là khớp, có μ = 1

 Chiều dài tính toán của cột chống là: Lcc0 = μ x Hcc = 1 x 3,89= 3,89 m

- Đặc trưng tiết diện ngang của cột chống:

2

W 6

III) TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TRÌNH

1 Khối lượng ván khuôn

2 Khối lượng bê tông

3 Khối lượng cốt thép

IV) THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG PHẦN THÂN (CỘT, DẦM SÀN)

1) Chia đợt, phân đoạn thi công

a) Đợt thi công: Được chia thành 2 đợt

+ Đợt 1: Thi công cột, tường, 1 vế thang bộ

+ Đợt 2: Thi công dầm, sàn và vế còn lại của thang bộ

- Phương pháp tổ chức thi công theo dây chuyền: chia công trình thành những phần việc có chuyên môn riêng biệt Mỗi phần việc riêng biệt được tổ chức 1 tổ đội có chuyên môn tương ứng thực hiện Như vậy mỗi tổ đội sẽ thay nhau lần lượt hoàn thành công tác của mình từ phân đoạn này sang phân đoạn khác b) Việc phân chia phân đoạn dựa trên nguyên tắc:

- Khối lương bê tông 1 phân khu (cột, dầm sàn) phù hợp với khả năng vận chuyển bê tông của cần trục tháp (thông thường vào khoảng 25 – 40 m3)

- Chênh lệch khối lượng không quá 20%

- Mạch ngừng là mạch thẳng

- Mạch ngừng trùng khe lún (nếu nhà có khe lún)

- Tối thiểu 2 bước qua cột

c) Hình vẽ mô tả sơ đồ phân chia phân đoạn:

2) Tính toán khối lượng thi công từng phân đoạn:

a) Bảng tính toán khối lượng bê tông cho từng phân đoạn theo cấu kiện cột, dầm-sàn

b) Bảng tính toán khối lượng thi công ván khuôn và cốt thép theo cấu kiện cột và dầm-sàn

*) Tính toán khối lượng thi công của các phân đoạn

- Khối lượng của phân khu lớn nhất

=> Thỏa mãn điều kiện phân chia phân khu

3) Tính toán các thông số tổ chức cơ bản:

a) Thời gian thi công: T = (M+N-1).K + ΣZ

Trong đó:

M – tổng số phân đoạn toàn công trình

N - số dây chuyền (số công việc - tổ đội) bao gồm:

K – nhịp dây chuyền (thời gian thi công của tổ đội trên phân đoạn, chọn K = 1)

ΣZ – tổng các gián đoạn (gián đoạn bảo dưỡng bê tông cột, mùa đông: 2-3 ngày; hè: 1-2 ngày; gián đoạn chờ tháo ván khuôn chịu lực dầm sàn đổ bê tông xong sàn tầng 3 thì tháo ván khuôn dầm sàn tầng 1; gián đoạn lên tầng thi công: cốt thép cột thi công sau khi đổ BT sàn 2 ngày)

Thời gian gián đoạn gồm:

+ Thời gian chờ tháo ván khuôn không chịu lực: 2 ngày

+ Thời gian chờ tháo ván khuôn chịu lực: 12 ngày

+ Gián đoạn chuyển tầng: 2 x 8 = 16 ngày

=> Zgđ = 16+12+2= 30 ngày

Vậy thời gian thi công: T = (5 x 8 + 7 – 1)x1 + 30 = 76 ngày

4) Chọn máy thiết bị thi công

a) Chọn cần trục thi công: Chọn cần trục tháp chạy trên ray

Hck: Chiều cao cấu kiện, Hck = 1,5m

Hdt: Chiều cao thiết bị treo buộc, Hdt = 1,5m

=> Hy/c = 28 + 1 + 1,5 + 1,5 = 32 (m) +) Xác định sức trục yêu cầu:

Qyc = K1.V.𝛿𝑏𝑡 Trong đó: + K1 là hệ số vơi

+ V là dung tích thùng đổ ( V = 1,2m3 ) + 𝛿𝑏𝑡: Trọng lượng riêng của bê tông

Qyc = 0,95 x 1,2 x 2,5= 2,85 tấn => Sức trục yêu cầu: Qy/c = 2,85 tấn

+) Xác định tầm với cần thiết của cần trục tháp

Tầm với cần thiết của cần trục: Ryc = S+d

+ Tầm với lớn nhất của cần trục: Rmax = 30 (m)

+ Sức nâng của cần trục: Qmin = 5 (T); Qmax = 8 (T)

V – thể tích thùng trộn : V = 1,2m3

Nck – số lần vận chuyển trong 1 giờ , Nck = 60/Tck

Tck – thời gian 1 chu kỳ làm việc

kđt – hệ số đầy thùng: kđt = 0,8

ktg – hệ số sử dụng thời gian: ktg = 0,8

Xác định Tck: Tck = trv+ tnb+ tvc+ tđ

Trong đó:

trv – thời gian rót bê tông từ phương tiện vận chuyển vào thùng chứa vữa : trv = 2 phút

tnb – thời gian neo buộc thùng vào cẩu : tnb = 0,5 (phút)

tvc – thời gian vận chuyển thùng tới nơi đổ và quay về

Thời gian nâng thùng đến vị trí quay ngang :

thạ = Ryc

Vxe + 0,05 = 23

25 + 0,05 = 0,97 ( phút ) Thời gian hạ thùng tới vị trí thi công :

thạ = Hhạ

Vhạ + 0,05 = 1,5

5 + 0,05 = 0,35 ( phút ) Thời gian nâng thùng lên độ cao cũ :

thạ = Hnâng

Vhạ + 0,05 = 1,5

5 + 0,05 = 0,35 ( phút ) Thời gian di chuyển xe con đến vị trí trước khi quay :

thạ = Ryc

Vxe + 0,05 = 23

25 + 0,05 = 0,97 ( phút ) Thời gian quay về vị trí ban đầu :

tq = α

Vquay+ 0,05 = 0,5

0,6 + 0,05 = 0,88 ( phút ) Thời gian hạ thùng :

thạ = H

Vnâng + 0,05 = 25,5

40 + 0,05 = 0,69 ( phút )

=> Vậy thời gian tvc = 5,94 phút

tđ – thời gian đổ vữa bê tông : tđ = 2 phút

=> T = 1 + 0,5 + 5,94 + 2 = 9,44 ( phút )

Vậy Q = 8 x 1,2 x (60/9,44) x 0,8 x 0,8 = 39,05 ( m3) > Qmax/phân đoạn = 33,4 m3

=> Cần trục đảm bảo năng suất vận chuyển d) Kiểm tra công suất cẩu lắp của cần trục

e) Bố trí cần trục tháp trên công trường:

- Chiều dài mỗi đoạn ray có thể bớt đi được ở 2 đầu hồi công trình so với Rmax = Ryc được xác định theo công thức :

Lb = √Rctmax2 - Ryc2 - Lmáy

2 = √302 − 232 – 3 = 16,26 m

- Chiều dài đường ray tính toán còn lại là :

L1 = Lnhà – 2Lb = 57 – 2x16,26= 24,48 m -Lray=L1+2L2+2L3+2L4 = 24,48 + 6 + 3 + 1,2 = 34,68(m)

Trong đó: L1: Khoảng cách giữa 2 vị trí đứng giới hạn của cần trục

L2: Chiều rộng bản đế tháp cần trục L2=6 (m) L3: Chiều dài phanh cần thiết của cần trục L3=1,5 (m) L4: Chiều dài đoạn mút đầu ray L4=0,6 (m)

Lmđ = 12,5 (m)