Ứng Dụng Toà Nhà Chung Cư Cao Tầng Dùng Tấm Xi Măng Xây Dựng Tòa Nhà Cao Tầng

Tòa nhà cao 16 tầng ngất ngưởng là tòa nhà chọc trời bằng xi măng đầu tiên trong lịch sử thế giới. Trước đó, các tòa nhà chọc trời thường được xây bằng những hợp kim kim loại cứng cáp chẳng hạn như thép. Xi măng vào lúc đó mang tính thử nghiệm rất cao. Truyền thông tràn ngập những lời phỏng đoán.

Bạn đang xem: Xi măng xây dựng tòa nhà cao tầng

*

Một số người nói rằng tòa nhà sẽ nứt và sụp đổ dưới sức nặng của chính nó. Giai thoại còn lưu truyền rằng khi những giàn chống được tháo ra, một phóng viên địa phương còn thức suốt đêm với hy vọng sẽ là người đầu tiên đưa tin tòa nhà sụp đổ vào sáng hôm sau.

Lợi thế lớn

Vào năm 2017 chúng ta lại ở trên đỉnh của một cuộc cách mạng khác: nhà chọc trời bằng gỗ. Nghe qua thì hết sức khôi hài, giống như câu chuyện cổ tích về xây nhà của Ba Chú Heo Con giờ xuất hiện thêm tình tiết bất ngờ thời hiện đại vậy. Nhưng thật ra nó đang xảy ra. Liệu chúng có đủ chắc chắn? Liệu chúng có bị mục ruỗng? Liệu chúng có bị cháy thành tro?

“À, gỗ có một số lợi thế lớn,” Ola Jonsson thuộc công ty kiến trúc CF Möller Architects, vốn chiến thắng cuộc thi thiết kế cho một tòa nhà 34 tầng bằng gỗ, nói.

Trước hết là thời gian xây dựng nhanh hơn bởi vì ngay cả những tòa nhà chọc trời bằng thép có sàn bê tông thì phải mất nhiều tuần mới khô – nhiều tuần cho mỗi tầng. Mặt khác, các tấm gỗ có thể bị cắt ra thành những miếng mỏng theo kích thước chính xác trong xưởng và sau đó được lắp ráp chỉ trong vòng vài tiếng đồng hồ.

Kế tiếp là vấn đề cân nặng. Trong một thời gian dài thì Murray Grove, một khu nhà chín tầng ở khu Hackney, là tòa nhà gỗ cao nhất trên thế giới. “Nếu được xây bằng xi măng thì phải mất đến 900 xe tải chở hàng nặng chạy ầm ầm qua London để giao tất cả vật liệu,” ông Anthony Thistleton, giám đốc sáng lập của công ty Waugh Thistleton Architects vốn thiết kế tòa nhà, cho biết. Cuối cùng chỉ mất có 100 xe.

 

*

Những tòa nhà chọc trời đầu tiên là được dựng bằng sắt thép

Đó là chưa nói đến ích lợi về môi trường. Mặc dù chúng ta không thường nghĩ đến lượng khí thải carbon từ các tòa nhà của chúng ta, nhưng các công trình sắt thép và xi măng là thủ phạm bí mật hàng đầu. Chúng được cho là nguyên nhân gây ra khoảng 8% và 5% lượng khí thải toàn cầu tương ứng. Trong khi đó thì cây cối tích cực hút vào khí CO2 và giữ chúng trong gỗ.

Mọc lên khắp nơi

Ngày nay các tòa nhà chọc trời bằng gỗ đang mọc lên trên khắp thế giới, từ Na Uy cho đến New Zealand. Ở Minneapolis có dự án T3 cao 18 tầng được xây từ gỗ thông vốn bị loài ong núi – một loài côn trùng nhỏ xíu sống trong vỏ cây thông – làm gãy đổ; ở Vienna có tòa tháp bóng loáng Ho
Ho trị giá 58 triệu đô la làm bằng gỗ vân sam; ở Stockholm người ta có dự án tháp Trätoppen cao 133 mét. Có nghĩa là ‘ngọn cây’ trong tiếng Thụy Điển, tòa tháp này sẽ tọa lạc trên đỉnh của một bãi đậu xe có từ những năm 1960.

Đúng như ta nghĩ, các công ty bảo hiểm không được vui, nhưng một nhóm các kiến trúc sư nổi loạn quyết tâm đưa chúng ta vào kỷ nguyên phục hưng của các công trình gỗ. Họ cùng nhau vẽ nên những thành phố toàn những tòa nhà bằng gỗ được hoàn chỉnh với những dãy tòa nhà chọc trời bằng gỗ dán. “Chúng tôi muốn bàn bạc ở quy mô đó,” Jonsson nói.

Gỗ có thể là vật liệu xây dựng tân tiến nhất trong thế kỷ 21, nhưng không phải là chúng ta đã phát minh ra nó. Tháp Thích Ca Mâu Ni ở Chùa Phật Cung, Trung Quốc là một trong những công trình gỗ lâu đời nhất trên thế giới. Nó được Hoàng đế Đạo Tông nhà Đại Liêu xây dựng trên nền ngôi nhà của tổ mẫu của ông mà không dùng một chiếc đinh hay con ốc nào.

Ấy vậy mà nhờ vào bàn tay khéo léo của những người thợ và thiết kế chắc chắn, ngôi chùa vẫn đứng vững sau 900 năm. Có độ cao 67 mét, ngôi chùa này hiện vẫn là công trình gỗ cao nhất trên thế giới – ít nhất cho đến khi tòa nhà Ho
Ho được hoàn tất. Nó đã trụ vững qua ít nhất bảy trận động đất lớn, trong đó có trận động đất hồi năm 1556 giết chết gần một triệu người. Điều này rất hợp lý bởi gỗ là chất liệu rất linh hoạt. Khi mặt đất bắt đầu rung chuyển, các tòa nhà gỗ cũng lắc lư nhưng không bị sập. Ở những vùng thường xảy ra động đất như New Zealand, phần lớn các tòa nhà là làm bằng gỗ.

Hỏa hoạn thì sao?

Trong cả ngàn năm, rừng cây là vật liệu xây dựng duy nhất mà con người có được. Ở nước Anh vào thời Trung cổ, các ngôi nhà, văn phòng, pháo đài, công xưởng, nhà thờ và thậm chí là các tòa lâu đài đều làm bằng gỗ. Gỗ thông bền một cách đáng ngạc nhiên – nó không mục ruỗng trừ phi bạn làm cho nó ướt. “Nếu giữ cho nó khô thì nó sẽ tồn tại mãi mãi,” ông Andy Buchanan, một kiến trúc sư cấu trúc hàng đầu ở công ty tư vấn PTL ở New Zealand, nói.

*

Một số thiết kế, như tòa nhà 22 tầng này của C.F. Møller, là sự kết hợp giữa gỗ và bê tông

Nhiều tòa nhà gỗ cổ xưa được tìm thấy ở những nơi có thời tiết thảm hại, từ những căn nhà thôn dã bằng gỗ sồi vào triều đại Tudor ở nước Anh cho đến nhà thờ nhiều mái như trong truyện cổ tích ở Na Uy. Căn nhà gỗ sồi có lớp vữa và phên liếp bao bên ngoài làm bằng những thanh gỗ được phủ rơm trộn với bùn và phân động vật trong khi nhà thờ ở Na Uy được nâng lên khỏi mặt đất để giữ cho nó được khô.

“Giờ đây chúng ta bao quanh các công trình gỗ bằng một lớp bảo vệ chặt chẽ trước tác động của thời tiết, chẳng hạn như bằng gỗ hay bằng kính, hay nếu bạn muốn công trình có vẻ ngoài là gỗ thì bạn có thể dùng lớp sơn phủ,” Buchanan nói.

Lý do chính khiến chúng ta không có những cụm công trình gỗ cực kỳ lâu đời là hỏa hoạn. Vào kỷ nguyên gỗ, hầu như mỗi thành phố đều trải qua một trận hỏa hoạn lớn. Vào năm 64 sau Công nguyên đã xảy ra trận Đại hỏa hoạn Rome kéo dài trong 6 ngày. Vào năm 1657 đã xảy ra trận Đại hỏa hoạn Meireki thiêu rụi thủ đô Edo (giờ đây là Tokyo) và làm 100.000 người chết. Ở Mỹ từng xảy ra các vụ cháy lớn ở New York, Chicago, Washington và San Francisco.

Ở London bước ngoặt đã xảy ra sau trận Đại hỏa hoạn năm 1666 vốn phá hủy hàng chục ngàn căn nhà. Trận hỏa hoạn này báo hiệu một kỷ nguyên mới về các quy định xây dựng và thành phố London được tái thiết lại bằng gạch và đá. Vậy thì liệu việc quay trở lại với gỗ có là một sai lầm nghiêm trọng hay không?

Gỗ công nghiệp

Như chúng ta đã thấy, không phải chúng ta quay lại với gỗ đơn thuần. “Các công trình cao mà tôi đang nói đến được làm từ gỗ công nghiệp – những miếng gỗ nhỏ dán lại với nhau,” Buchanan nói. Có ba loại chính. “Có loại gỗ cán mỏng được dùng cho các hàng kèo và cột. Chúng đã được sử dụng trong khoảng hơn 50 năm. Tiếp đến là gỗ ván ép với các lớp gỗ được dán cùng chiều (LVL), có độ chắc chắn tương đương xi măng. Nhưng loại vật liệu gỗ mới nhất là gỗ ván ép với các lớp gỗ được dán chéo nhau (CLT) vốn giờ đây thật sự đang cất cánh.”

CLT là một vật liệu xây dựng tuyệt vời. Được làm từ những mảnh gỗ mỏng đan chéo vào nhau và dán dính với nhau bằng một loại keo chống lửa, loại gỗ này được cho là chắc chắc như thép công trình; Thay đổi hướng gắn kết vào nhau của các thớ gỗ sẽ hóa giải những khuyết điểm ở bất kỳ tấm gỗ nào và giữ cho nó không bị cong oằn trong trường hợp bị ướt. Loại vật liệu này được làm thành những tấm lớn, rộng đến sáu mét, dày 50cm. Những tấm gỗ này có thể được sử dụng toàn bộ để xây dựng các bức tường, sàn nhà hoàn chỉnh hoặc một phần mái.

Kích thước của những tấm gỗ này rất quan trọng. “Để bắt lửa được, ai cũng biết rằng không thể dùng những thanh gỗ lớn,” Thistleton nói. “Phải mất nhiều công sức mới khiến nó bén lửa được. Điều đầu tiên xảy ra là nó sẽ cháy thành than và bảo vệ cho gỗ ở bên dưới.”

Còn nếu bạn muốn yên tâm hơn nữa, hãy xem nghiên cứu của hồi đầu năm của Ủy ban về các tòa nhà cao tầng bằng gỗ. Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng Nghiên cứu hỏa hoạn, bang Virginia, một cơ sở tân tiến giúp cho các nhà khoa học phóng hỏa các thứ để xem chuyện gì xảy ra. Khi họ phóng hỏa các căn hộ hai phòng ngủ làm bằng gỗ sáng chế, ngọn lửa hoành hoành cho đến khi nó đốt cháy các nội thất và sau đó tự tắt. Đồ đạc bên trong bị hóa ra tro nhưng căn nhà chỉ bị nám thành than còn phần gỗ bên trong không hề hấn gì.

Không tan chảy

Không phải là vì loại gỗ này có thể ngăn chặn lửa cháy lan, mà một trong những nhân tố quan trọng nhất là điều gì xảy ra với nó khi bị đun nóng. Về mặt này thì gỗ công nghiệp ăn đứt sắt thép và xi măng vốn bị tan chảy và yếu đi dưới sức nóng. “Có một hình ảnh mà chúng tôi thường sử dụng trong các bài giảng. Đó là một hiện trường hỏa hoạn thảm khốc với một cây cột lớn bằng gỗ chống đỡ một cái xà gỗ. Ở trên cùng là một cái xà bằng thép bị tan chảy hoàn toàn,” Thistleton cho biết.

Thảm họa tại tòa cao ốc Grenfell ở Anh quốc hồi đầu năm cho thấy khả năng chống chọi hỏa hoạn là một thách thức ở các tòa nhà cao tầng vốn khiến cho lính cứu hỏa khó với tới hơn. Theo Buchanan thì đây là một trong những lý do tại sao các công trình gỗ thường được xây thấp, dưới 10 tầng.

Vào lúc này thì công trình gỗ cao nhất là tòa nhà Brock Commons, một khu lưu trú tại Đại học British Columbia, Canada. Trục thang máy và giếng cầu thang làm bằng xi măng nhưng toàn bộ các cột kèo và sàn đều làm bằng gỗ. “Khi bước vào tòa nhà bạn không hề nhìn thấy gỗ ở đâu cả. Đó là do an toàn hỏa hoạn – tất cả tòa nhà đều được bọc bằng thạch cao chống hỏa hoạn,” ông nói.

Ngoài ra, độ cao của tòa nhà cũng đem đến một loạt các vấn đề khác. Mối quan tâm chính của hầu hết các tòa nhà chọc trời là trọng lượng của chúng. Chất liệu được dùng để xây nhà phải đủ vững chắc để đỡ cả khối nhà nếu không nó sẽ sập – đó chính là lý do mà mọi người lo sợ về tòa nhà Ingalls hồi đầu thế kỷ 20 nhiều như thế.

Làm sao kết dính?

Nhưng các tòa nhà gỗ thì rất nhẹ, do đó thách thức chính không phải là chống đỡ được công trình mà làm sao giữ cho chúng kết dính lại với nhau. Càng lên cao thì gió thổi càng mạnh – tại tầng trên cùng của tòa nhà cao nhất thế giới hiện nay, tháp Burj Khalifa ở Dubai, tốc độ gió có thể đạt đến 150km/h. Do đó tòa nhà càng nặng thì càng tốt trước gió mạnh. Một cách để vượt qua vấn đề này ở các công trình gỗ là làm một lõi xi măng. Tuy nhiên, một số kiến trúc sư lại cho rằng như thế là “gian lận”.

Điều này dẫn đến vấn đề thứ hai. Mặc dù từng miếng gỗ sáng chế có độ bền chắc rất lớn nhưng làm sao để kết dính chúng lại với nhau lại là một thách thức lớn. Ở quy mô của những tòa nhà, đinh và ốc không có tác dụng. “Để ngăn không cho công trình rã ra thì cần phải làm rất rất nhiều tường và sàn,” Buchanan giải thích.

Ở các tòa nhà dân cư thì đây không phải là vấn đề, do trần nhà không cần phải xây quá cao và các kiến trúc có thể làm tòa nhà thành hình tổ ong bao gồm tổ hợp các căn phòng riêng rẽ. Nhưng ở các môi trường mở như văn phòng và cửa hàng thì đó là thách thức thật sự. Ở một độ cao nhất định, những tòa nhà này cần phải có trụ neo rất mạnh, chẳng hạn như những thanh thép chạy từ dưới chân lên đến đỉnh tòa nhà.

“Sẽ là tuyệt vời nếu chúng ta xây dựng một tòa nhà bằng gỗ cao 100 mét. Chúng tôi đã tính toán và thấy nó hoàn toàn có thể về mặt lý thuyết, tuy nhiên có một số thách thức lớn. Điều quan trọng chỉ cần một mét khối gỗ có thể giữ được một tấn CO2,” Jonsson nói.

“Thế kỷ 20 là kỷ nguyên xi măng. Đó là kỷ nguyên mà con người chế ngự thiên nhiên. Giờ đây chúng ta đang hướng về một thái độ khác, một thái độ nâng niu hơn,” Thistleton. Chào đón trở lại với kỷ nguyên gỗ.

*

Giới thiệu Văn bản An toàn lao động Mạng kiểm định Hội đồng kiểm tra nhà nước Tin tức Công bố thông tin

1.Mở đầu

Quá trình phát triển mạnhmẽ về mọi mặt, đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế, thương mại, đầu tư của đấtnước trong xu thế hội nhập, toàn cầu hóa dẫn đến sự hình thành các tập đoànkinh tế đa ngành trong nước và sự đầu tư ngành càng tăng, toàn diện của các tậpđoàn đa quốc gia nước ngoài. Sự phát triển trong lĩnh vực đầu tư xây dựng cơ bảncũng không nằm ngoài dòng chảy đó và tất yếu là nhu cầu về diện tích xây dựngcho mục đích ở, cho thuê, văn phòng, thương mại và dịch vụ ngày càng tăng cả vềsố lượng lẫn chất lượng. Kinh nghiệm xây dựng của các quốc gia trên thế giới đãchứng tỏ rằng với việc gia tăng nhanh chóng của giá trị đất xây dựng thì phươngán hiệu quả nhất dưới góc độ kinh tế của đầu tư xây dựng là chiều cao côngtrình phải lớn hơn 30÷50 tầng. Ý tưởng xây dựng nhà siêu cao tầng xuất phát từtư duy về một siêu đô thị phát triển với những định hướng giá trị và đẳng cấp vềkiến trúc – xây dựng, trong đó có lợi ích rõ ràng của nhà đầu tư hoặc từ nguyênnhân liên quan đến giá trị quá cao của khu đất xây dựng.

Hiện nay chưa có một định nghĩa hoặc một tiêu chí rõ ràng về nhà siêu cao tầng.Theo hội thảo Quốc tế lần thứ IV về nhà cao tầng do Hội nhà cao tầng của Liên hợpquốc tổ chức tại Hồng Công năm 1990, nhà cao tầng được chia ra làm 4 loại: loại1 từ 9 – 16 tầng; loại 2 tùa 17 – 25 tầng; loại 3 từ 26 đến 40 tầng và loại 4trên 40 tầng <1>. Cách phân loại này cũng hợp với quan niệm về nhà cao tầng của
Việt Nam.Như vậy có thể hiểu một cách tương đối rằng, nhà siêu cao tầng hay một số tàiliệu còn gọi là nhà chọc trời là những công trình có số tầng không nhỏ hơn 40.

Vật liệu cơ bản được sửdụng để xây dựng khung chịu lực của nhà siêu cao tầng là bê tông toàn khối. Chíít cho đến nay, rất nhiều nhà chọc trời trên thế giới đã được xây dựng trên nềntảng kết cấu khung chịu lực bê tông toàn khối, trong đó có Burj-Dubai Tower(Dubai - Ả Rập, 828m, 164 tầng); Petronas Twin Tower (Mãlaixia, 432m, 88 tầng);Bank of China Tower (Hồng Kông, 369m, 70 tầng); Jin Mao Building (Thượng Hải,421m, 88 tầng); Texas Commerce Tower (Mỹ, 305m, 75 tầng); Federasia Tower –Moscow City (LB Nga, 506m, 94 tầng) và nhiều công trình khác.

Xem thêm: Top 23 tranh treo tường 3d phòng khách, tranh treo tường phòng khách hiện đại

Cần nhận thấy rằng, sảnlượng bê tông toàn khối hàng năm trên thế giới sử dụng cho các kết cấu nhà vàcông trình vượt quá 1,5 tỷ m3, tiêu tốn hơn một nửakhối lượng xi măng được sản xuất. Ở các nước phát triển (Anh, Mỹ, Nhật, Đức…)bê tông toàn khối chiếm trên 75% khối lượng bê tông sử dụng cho xây dựng. Còn ở
LB Nga bê tông toàn khối hàng năm ước khoảng trên 100 triệu m3, chiếm khoảng35% khối lượng vật liệu xây dựng được sử dụng <6>.

Mới đây, ở Việt Nam đãcó hai công trình siêu cao tầng xây dựng xong và đi vào sử dụng, đó là Bitexco
Financial Tower tại TP Hồ Chí Minh (262m, 68 tầng) và Keangnam Ha
Noi Landmark
Tower (336m, 48 và 70 tầng). Công trình Lotte Center Ha
Noi (68 tầng) đang thicông phần móng và tầng hầm. Nhiều dự án nhà siêu cao tầng đang trong giai đoạnthiết kế, lập dự án và nghiên cứu đầu tư như Vietinbank
Tower (68 tầng), Petro Viet
Nam Twin Tower (110 tầng), Posco Vinatex
Tower (68 tầng), Sai
Gon
Centre Tower(88 tầng) và nhiều dự án khác. Những sự kiện trên cho thấy việc đầu tư xây dựngnhà siêu cao tầng ở nước ta là một xu hướng tất yếu và đã có những bước pháttriển ban đầu rất khả quan nếu xét đến khoảng dăm bảy năm trước, vấn đề xây dựngnhà siêu cao tầng ở Việt Nam mới chỉ dừng lại ở mức các hội thảo khoa học.

Tuy nhiên thực tế triểnkhai thực hiện quá trình đầu tư đã vấp phải không ít khó khăn do chúng ta chưa cócác bộ tiêu chuẩn, qui phạm nền tảng về thiết kế và thi công, trình độ thiết kế,công nghệ và thi công còn non kém, thiếu kinh nghiệm. Vì vậy, việc đầu tưnghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ thi công nhà siêu cao tầng ở điềukiện Việt Nam là một vấn đề cấp thiết, mang tính thực tiễn cao, cần thực hiện mộtcách toàn diện và có chiều sâu.

1 2.Công nghệ vật liệu bê tông

Cùng với thời gian, bêtông toàn khối đã chứng tỏ là một loại vật liệu xây dựng ưu việt, cho phép xâydựng những công trình nổi bật và đặc sắc, và cho đến nay, tiềm năng ứng dụng củabê tông toàn khối còn rất lớn. Rõ ràng, sự mở rộng lĩnh vực sử dụng bê tôngtoàn khối trong xây dựng nhà siêu cao tầng tạo tiền đề cho việc đổi mới côngnghệ xây dựng, sản xuất và sử dụng các hệ ván khuôn hiện đại, cơ giới hóa quátrình công nghệ sản xuất, vận chuyển, phân phối và đổ vữa bê tông, sử dụng phụgia cho bê tông.

Đáp ứng với những đòihỏi đặc biệt về kết cấu, khả năng chịu lực và điều kiện thi công, bê tông choxây dựng nhà cao tầng phải là bê tông chất lượng cao. Theo kinh nghiệm xây dựngthế giới, bê tông xây dựng nhà siêu cao tầng phải có cường độ theo cấp độ bền từ
B40, tương đương M550. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng bê tông với cườngđộ cao hơn, đến B70÷B90, như lõi khung chịu lực Petronas Twin Tower, Ha
Noi
Landmark Tower sử dụng bê tông C70 theo tiêu chuẩn ACI, tương đương M900;Federasia Tower – Moscow City sử dụng bê tông B80÷90, trên M1000. Khi thiết kếvà thi công phần lõi khung chịu lực của nhà siêu cao tầng, cường độ bê tông giảmdần tương ứng với chiều cao của công trình. Ví dụ công trình Jin Mao Building cường độ bê tông của các kết cấusiêu cột (megacolumn) và tường vách ở các tầng dưới tương ứng là C80 và C60, giảmđến các tầng trên cùng là C40. Công trình Ha
Noi Landmark
Tower cường độ bê tônglõi vách cứng và cột giảm từ C70 đến C50; kết cấu sàn giảm từ C50 đến C35 theochiều cao công trình (hình 1)

*

Hình 1. Phân bố cườngđộ bê tông lõi, khung chịu lực nhà siêu cao tầng theo dạng kết cấu và chiều caocông trình - Ha
Noi Landmark Tower

Với vai trò là kết cấuchịu lực nhà siêu cao tầng, bê tông toàn khối phải đạt được các yêu cầu rấtnghiêm ngặt về kỹ thuật và công nghệ, đó là bê tông chất lượng cao hay có thể gọilà bê tông công nghệ cao (High Performance Concrete, HPC). Theo <5>, bê tông chấtlượng cao là bê tông kết hợp nhiều tính chất vượt trội: tính thi công, cường độ,độ bền sử dụng cao, chỉ số mài mòi và thẩm thấu thấp, các tính chất bảo vệ antoàn đối với cốt thép, vững bền trước ăn mòn hóa học, vi sinh và ổn định về thểtích.

Công nghệ bê tông chấtlượng cao phải dựa trên sự điều chỉnh cấu trúc tạo thành của bê tông ở tất cảcác giai đoạn của quá trình sản xuất. Phục vụ quá trình đó phải sử dụng xi măngpooclăng cường độ cao hoặc chất kết dích hỗn hợp, tổ hợp các chất biến tính hóahọc (modification) làm biến thể cấu trúc và tính chất bê tông, các thành phầnvà chất độn khoáng hoạt tính và các loại phụ gia. Trong quá trình sản xuất áp dụngnhững công nghệ tiên tiến, đảm bảo sự chính xác và khoa học công tác cấp liệu,trộn, sự đồng nhất hỗn hợp vữa, sự lèn chặt và đóng rắn bê tông.

Việc sản xuất và thicông bê tông toàn khối trong xây dựng nhà siêu cao tầng phải đặc biệt linh hoạt,phù hợp với từng kết cấu, giai đoạn thi công. Khi thi công phần ngầm, bê tôngđài móng là bê tông khối lớn. Ví dụ đài móng công trình Ha
Noi Landmark Tower(tòa khách sạn): diện tích bề mặt 6.217 m2, cao 4m,khối lượng bê tông 24.868m3; đài móng công trình
Lotte Center Ha
Noi: diện tích bề mặt 4.088 m2, chiều caolớn nhất 5,7m, khối lượng bê tông 17.000m3. Khi thicông khối bê tông siêu lớn như vậy, đặc biệt trong điều kiện nắng nóng, phảitính đến phương án dùng bê tông tỏa nhiệt thấp, hạn chế chênh lệch nhiệt độ giữacác lớp bê tông, giữa bê tông và môi trường, dẫn đến nứt bê tông <3>. Để giải quyếtvấn đề này, công nghệ bê tông ít tỏa nhiệt chất lượng cao đã được áp dụng vớiviệc đưa vào thành phần bê tông phụ gia tro bay và tổ hợp các phụ gia khoáng,siêu hóa dẻo và kéo dài thời gian ninh kết (bảng 1).

Bảng 1. Cấp phối vữa bê tông tự chảy, tỏa nhiệt thấp chođài móng công trình Lotte Center Ha
Noi(cường độ C40, độ chảy 650mm)
cho 1m3 vữa

XM+tro bay (kg)

Nước/(XM+tro bay)

Thành phần cấp phối

Phụ gia (%)

Xi măng PC40 (kg)

Tro bay (kg)

Nước (lít)

Cát (kg)

Đá (kg)

385

0,42

289

96

160

880

951

1,35

Khi thi công phần kếtcấu chịu lực trên các tầng cao, với yêu cầu về cường độ cao, thi công đổ bêtông ở độ cao lớn, cấu kiện với mật độ cốt thép dày đặc, ngoài yêu cầu về cườngđộ, vữa bê tông phải đảm bảo tính thi công, tự đầm và có độ chảy thích hợp (độxòe côn trên 600mm). Vấn đề được giải quyết bằng cách sử dụng tổ hợp chất biếntính, phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu hóa dẻo.

3. Công nghệ vận chuyển, phân phối và rót vữa bê tông

Ngoài các yêu cầu kỹthuật về bê tông chất lượng và công nghệ cao, trong thi công nhà siêu cao tầngvữa bê tông phải được chế trộn liên tục với khối lượng lớn, vận chuyển, phân phốivà đổ vào ván khuôn ở những vị trí xa theo phương ngang và rất cao theo phươngđứng, trong khi đó phải giữ ổn định độ linh động của vữa. Tất cả các các quitrình công nghệ từ khi chế tạo vữa đến lúc đổ vào ván khuôn phải đặt dưới mộtqui trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ. Hai sơ đồ công nghệ cung cấp vữa bêtông đến công trường thường được sử dụng là: 1) vận chuyển vữa bê tông bằng xebồn từ các trạm trộn cố định và 2) sử dụng trạm trộn lắp đặt trong mặt bằngcông trường. Phương án 2 rõ ràng là có nhiều ưu thế và hiệu quả hơn, cho phépquản lý chặt chẽ chất lượng và điều chỉnh linh hoạt cấp phối vữa, hạn chế tốiđa sự sụt giảm độ linh động của vữa do rút ngắn được thời gian vận chuyển, giảmsố lượng xe vận chuyển, chủ động trong khâu tổ chức, tránh được các gián đoạnthi công do điều kiện giao thông. Ví dụ khi đổ đài móng công trình Ha
Noi Landmark
Tower sử dụng trạm trộn tạicông trường với khoảng cách vận chuyển ngắn, huy động 26 xe vận chuyển. Trongkhi đó theo phương án thi công bê tông đài móng công trình Lotte Center Ha
Noi,vữa bê tông được cấp từ 5 trạm trộn ngoài công trường, số lượng xe bồn vận chuyểndự tính là 288 xe.

Bê tông từ xe bồn đượcvận chuyển đến vị trí đổ bởi các máy bơm ô tô và máy bơm tĩnh thủy lực công suấtcao. Máy bơm ô tô cùng với hệ thống ống phân phối thủy lực đi kèm được sử dụngđổ bê tông phần ngầm và các tầng dưới. Máy bơm tĩnh cùng với hệ thống ống bơm lắpđặt sẵn, dùng để vận chuyển vữa bê tông dọc suốt chiều cao công trình. Phân phốivà rót vữa vào ván khuôn được thực hiện bởi hệ thống cần phân phối thủy lực, lắpđặt trong lõi cứng của công trình và dịch chuyển theo chiều cao thi công (hình3). Cần trục tháp có thể hỗ trợ công tác vận chuyển bê tông lên cao bằng thùngđựng vữa. Để đảm bảo sự ổn định và liên tục của công tác vận chuyển, vữa bêtông phải có độ chảy cao (thường ở mức trên 600mm) và công suất bơm phải đủ lớn.Lựa chọn máy bơm căn cứ vào sự tổn thất áp lực theo chiều dài đường ống, đườngkính ống bơm, độ linh động của vữa, năng suất đổ yêu cầu và nhiều yếu tố khác.Nhiều loại máy bơm thế hệ mới của các hãng SCHWING, ELBA,PUTZMEISTER (Đức), JUNJIL (Hàn Quốc) với áp lực bơm >200bar, số lần đẩy phíttông >17lần/phút, đường kính xi lanh bơm 200mm, công suất bơm bê tông tới>100m3/h đều có thể đáp ứng được yêu cầu.

*

Hình 3. Lựa chọn thiết bị vận chuyển, phân phối và rót vữa bê tông (máy bơm ô tô, máy bơm tĩnh, cần phân phối vữa bê tông thủy lực) theo chiều cao thi công - công trình Ha
Noi Landmark Tower

1 4.Công nghệ ván khuôn, cốt thép

Như đã biết, công tácván khuôn trong xây dựng bê tông toàn khối là đặc biệt quan trọng, ảnh hưởngquyết định đến công nghệ, tiến độ và giá thành xây dựng. Phân tích giá thànhxây dựng khung chịu lực nhà cao tầng trên thế giới cho thấy, chi phí cho côngtác ván khuôn chiếm khoảng 46,7% <4>. Vì vậy, hướng đến mục đích giảm giá thànhxây dựng, đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công, đặc biệt trong xây dựng nhàsiêu cao tầng bê tông toàn khối, về lâu dài phải nghiên cứu, phát triển, chế tạovà ứng dụng các hệ ván khuôn công nghệ cao, hiện đại.

Đối với những côngtrình cao 20 – 30 tầng có thể sử dụng công nghệ ván khuôn định hình luân chuyển.Tuy nhiên khi sử dụng hệ ván khuôn truyền thống này không cho phép đẩy nhanh tiếnđộ thi công vượt quá 4 – 5 tầng/tháng. Do đó, đối với công trình siêu cao tầng,đòi hỏi phải áp dụng các giải pháp công nghệ đặc thù và phải tính đến cả vấn đềan toàn lao động trong thi công liên quan đến công tác ván khuôn. Ngoài ra,trong xây dựng nhà siêu cao tầng, khi thi công với độ cao trên 100m, do tác độngcủa gió và sương mù, cần trục tháp không thể hoạt động với 100% công suất dựtính, nhiều khi tần suất chỉ đạt 4 -5 ngày/tuần, trong thời gian đó vẫn phải đảmbảo xây dựng xong một tầng, vì vậy cần phải tính đến các phương án sử dụng cáchệ ván khuôn tấm lớn, lắp dựng nhanh và hệ ván khuôn ván khuôn trượt dẫn độngthủy lực để giảm sự phụ thuộc vào cần trục tháp. Sử dụng hệ ván khuôn trượt thicông kết cấu lõi vách bê tông toàn khối nhà cao tầng mang lại nhiều ưu thế vàhiệu quả: tiến độ nhanh; chất lượng đảm bảo; giảm công lao động lắp dựng, tháodỡ; độ an toàn cao và giảm sự phụ thuộc của tác động gió.

Tùy thuộc và điều kiệnthi công thực tế và mức độ đáp ứng của các nhà máy sản xuất, cung cấp ván khuônđể lựa chọn công nghệ, loại ván khuôn phù hợp. Ở các công trình siêu cao tầngđã xây dựng trên thế giới, người ta sử dụng rộng rãi các hệ ván khuôn hiện đạiđược sản xuất bởi các hãng nổi tiếng như: MEVA, DALLI, HOE, THYSSEN (Đức),FERI, OUTINORD, PASCHAL (Pháp), DOKA (Áo)... Các ván khuôn này chịu được áp lựcbê tông đến 120 k
N/m2, hệ số luân chuyển rấtcao, có loại đạt đến 1000 lần, tất nhiên giá thành cũng rất cao, khoảng 200 -400 USD/m2. Đối với từng loại kết cấu, căn cứ vào kíchthước, khối lượng, vị trí thi công, phương pháp đổ bê tông để lựa chọn các tổ hợpphương án khác nhau, đảm bảo tính linh động, hiệu quả và an toàn trong thi công(bảng 2).

Bảng 2. Tổ hợp phương án lựa chọn ván khuôn thi công kết cấubê tông toàn khối nhà siêu cao tầng

Loại kết cấu

Phương án lựa chọn ván khuôn

Nguyên lý hoạt động (lắp dựng)

Hãng sản xuất

Loại

Vật liệu

Kích thước tiêu chuẩn tấm khuôn (dài,rôngxcao), m

Cột (megacolumn), tường, vách

-tấm nhỏ định hình, tổ hợp

- thép

- nhôm

- kết hợp

(0,25÷1,3)x(0,9÷3,3)

tổ hợp (liên kết, chống, giằng)

Thyssen, Meva, Dalli,

HOE, Paschal, Doka, …

-tấm lớn định hình, tổ hợp

- thép

- nhôm

- kết hợp

(0,45÷5,3)x(0,6÷3,3)

tổ hợp (liên kết, chống, khung giằng)

Lõi cứng, vách lồng thang máy

-ván khuôn leo

nt

0,25÷0,9x1,2÷3,0)

leo (liên kết bu lông với kết cấu)

Doka,

Peri,

HOE, …

-ván khuôn tự nâng

nt

nt

nâng (tháp nâng, kích thủy lực)

-ván khuôn trượt

nt

cao 1,2m

trượt (kích thủy lực)

Sàn

-tổ hợp từ 3 bộ phận cơ bản (gang form)

-cột: thép, nhôm

-dầm chữ H: nhôm, gỗ

-ván lát: gỗ

kích thước tấm khuôn theo t/k

tổ hợp

Thyssen, Meva,

Outinord, Dalli, …

-ván khuôn bàn (table form, sky deck)

-khung: thép, nhôm

-ván lát: gỗ

(1,2÷5,6)x(1,2÷5,6)

lắp dựng bằng cần trục tháp, tháo dỡ bằng hệ kích chân

Paschal,

Peri, …

Công tác thi công cốt thép trong xây dựng nhà siêu cao tầng cũng phải đáp ứngcác yêu cầu kỹ thuật cao. Theo qui định, không được thi công nối cốt thép bằngphương pháp hàn trong các kết cấu nhà cao tầng. Nhiều công nghệ nối buộc cốtthép đảm bảo chất lượng, tạo nhiều không gian ở các nút khung thuận lợi cho việcđổ bê tông đã được áp dụng trong thực tế. Cốt thép kết cấu chịu lực, các nútkhung có mật độ cốt thép cao nên áp dụng phương pháp nối bằng ống ren tiện trướchoặc phương pháp nối bằng ống dập thủy lực. Cũng có thể áp dụng công nghệ mới nốibuộc cốt thép bằng súng chuyên dụng đẩy nhanh được tiến độ thi công và giảmcông lao động, đặc biệt đối với cốt thép vách, sàn. Hiện nay, trên trị trườngxây dựng đã sử dụng các loại súng buộc nối cốt thép của Nhật Bản, Đức sản xuấtnhư model RB của hãng MAX Co., model GUIDE của hang J.A.M,... Với thiết bị nàycó thể nối cốt thép đường kính 6÷39mm với tốc độ 0,8÷1,7s/một mối buộc.

1 5.Công nghệ thiết bị vận chuyển lên cao

Cần trục tháp tự nâng,liên kết với công trình từ phía ngoài, sử dụng hiệu quả khi xây dựng các côngtrình dưới 40 tầng (loại 3) với chiều cao không quá 110 – 120m. Khi vượt quá độcao trên, tính đến các yếu tố: an toàn, độ cao và sức nâng, tầm với, giá thành,thì việc sử dụng cần trục tháp tự nâng sẽ không khả thi. Vì vậy, khi xây dựngnhà siêu cao tầng phải sử dụng cần trục tự leo, không có giới hạn về độ caonâng vật cẩu.

Cần trục tự leo được lắpdựng trong lõi cứng – vách thang máy đã thi công, tầm cao hoạt động của cần trụcở mỗi vị trí neo đạt tới 30 – 40m với bán kính phục vụ 50 – 55m. Trong khi thiếtkế và thi công kết cấu lõi, vách cứng cần có phương án để sẵn các chi tiết neo,liên kết chuyên biệt phục vụ cho việc neo cần trục tháp và cần phân phối bêtông về sau. Ban đầu, móng của cần trục tháp được xây dựng cùng lúc với đàimóng, ở vị trí đó, cần trục phục vụ việc xây dựng 5 – 6 tầng, tính từ tầm hầm đầutiên. Sau đó cần trục sẽ leo dần lên trong vách cứng đã đủ cường độ theo thiếtkế với chu kỳ 3 tầng/1lần leo theo chiều cao thi công (hình 4). Sau khi kếtthúc quá trình cẩu lắp, cần trục được tháo dỡ từng phần và hạ xuống bằng hệ tời- ròng rọc.

Trong quá trình xây dựngnhà siêu cao tầng, đặc biệt là trong giai đoạn hoàn thiện, song song với việcgiải quyết vấn đề vật chuyển vật liệu rời lên cao là việc vận chuyển người,công nhân lên xuống mặt bằng thi công. Để phục vụ cả hai mục tiêu trên, ngườita sử dụng loại vận thăng đặc biệt có sức nâng đến 3 – 4 tấn, vận tốc nâng100m/phút, kích thước lồng 1,5x4,5x2,5m, sức chứa đến 20 người. Số lượng và vịtrí lắp đặt vận thăng phụ thuộc vào hình dáng, kích thước mặt ngoài của nhà vànhu cầu về khối lượng vận chuyển đáp ứng tổ chức thi công công trình <2>. Thôngthường vận thăng được lắp đặt sau khi xây dựng phần thô từ 5 – 10 tầng kế từ cốt±0,000.

*

Hình 4. Sơ đồ vị trí lắp dựng cần trục tự leo thi công nhà siêu cao tầng

Đểquá trình xây dựng đạt hiệu quả cao, tiến độ phải đảm bảo ở mức 4 – 5 tầng/tháng.Việc này đòi hỏi không chỉ áp dụng công nghệ, thiết bị thi công hiện đại, cácphương tiện vận chuyển năng suất cao mà còn phải tổ chức thi thi công khoa học.Các công tác thi công phần khung chịu lực, phần kết cấu bao che và phần hoànthiện phải được tổ chức thi công đồng thời. Gián đoạn khoảng cách thi công giữaphần khung dầm sàn và phần kết cấu bao che có thể rút ngắn xuống còn 5 – 7 tầngnhưng vẫn phải đảm bảo được không gian và an toàn thi công. Khi thi công trêncao, tải trọng thường xuyên của gió ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn lao động.Với độ cao trên 50m, công tác thi công bên ngoài công trình bị ảnh hưởng bởicác yếu tố tác động của luồng gió cục bộ, đổi hướng và luồng gió thốc. Đặc biệtcác luồng gió cục bộ theo phương ngang với vận tốc tương đối lớn ảnh hưởng trựctiếp đến việc lắp đặt các kết cấu bao che có diện tích bề mặt lớn như panel tường,cửa, vách kính bao che. Vì vậy, khi thi công các kết cấu bao che mặt ngoài côngtrình phải lắp dựng hệ thống thang treo – sàn công tác di động, đáp ứng yêu cầuthi công và phải áp dụng các biện pháp an toàn thi công trên cao một cách phù hợp,nghiêm ngặt và chặt chẽ.

6. Kết luận

Quá trình phát triểncông nghệ xây dựng nhà siêu cao tầng trên thế giới sử dụng bê tông toàn khốilàm vật liệu cơ bản cho khung chịu lực đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm và đạtđược những thành tựu to lớn. Nền tảng của xây dựng nhà siêu cao tầng bao gồm tổhợp các giải pháp công nghệ và tổ chức hướng đến tối ưu hóa tiến độ thi công,giảm công lao động trực tiếp và đảm bảo chất lượng cấu kiện, công trình ở mứccao nhất theo thiết kế. Các dự án đầu tư xây dựng công trình nhà siêu cao tầng ở
Việt Namhiện nay và trong tương lai gần ngày càng nhiều và đó là xu hướng phát triển tấtyếu của ngành xây dựng trong bối cảnh hội nhập, toàn cầu hóa.

Để có thể áp dụngthành công những kinh nghiệm, thành tựu về công nghệ thi công nhà siêu cao tầngbê tông toàn khối của thế giới vào Việt Nam, trước mắt cần phải nghiên cứu, tổngkết để làm chủ được các công nghệ cơ bản, phát triển và ứng dụng phù hợp với điềukiện thi công trong nước. Về lâu dài cần tập trung vào các vấn đề ưu tiên sau:

- Nghiêncứu, ứng dụng và chuyển giao công nghệ sản xuất,chế tạo bê tông chất lượng cao ởmức công nghiệp phù hợp điều kiện Việt Nam, đáp ứng đủ nhu cầu xây dựngtrong nước;

- Ứngdụng thành thạo công nghệ ván khuôn hiện đại trong thi công các kết cấu bê tôngtoàn khối. Ưu tiên đầu tư xây dựng cơ sở nghiên cứu, thiết kế và sản xuất vánkhuôn trong nước chất lượng cao;

- Khuyếnkhích nhập khẩu thiết bị thi công hiện đại, đào tạo vận hành, chuyển giao côngnghệ hướng đến làm chủ công nghệ thiết bị thi công.

Như vậy, việc ứng dụngvà phát triển được công nghệ thi công nhà siêu cao tầng sử dụng bê tông toàn khốiở Việt Nam đứng trước những vấn đề rất nan giải, không chỉ liên quan đến vật liệumới, thiết bị, công nghệ, qui trình mới, mà quan trọng hơn nữa là văn hóa sảnxuất và tư duy mới. Sẽ có những thành tựu vượt bậc trong thời gian tới, vìchúng ta hiểu rằng, chính xây dựng nhà siêu cao tầng là giải pháp hữu hiệu chophép ngành xây dựng trong nước vươn tới tầm cao mới của khoa học và công nghệ.

Tài liệu tham khảo

1 1.Trịnh Quốc Thắng (2005), Khoa học côngnghệ và tổ chức xây dựng, Nxb Xây dựng, Hà Nội.

1 2.Trịnh Quốc Thắng (2006), Thiết kế tổng mặtbằng và tổ chức công trường xây dựng, Nxb Xây dựng, Hà Nội.

2 3.Nguyễn Tiến Đích (2000), Công tác bê tôngtrong điều kiện nóng ẩm. Nxb Xây dựng, Hà Nội.

3 4.Анпилов С.М., (2005), Опалубочные системыдля монолитного строительства, Издательство АСВ, Москва.

4 5.Баженов Ю.М., Демьянова В.С., КалашниковВ.И. (2006), Модифицированные высококачественные бетоны, ИздательствоАСВ, Москва.

6.Жадановский Б.В., (2003), «Повышение технического уровняпроизводства бетонных работ», Механизация строительства, №11, Москва.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

x

Welcome Back!

Login to your account below

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.