Lời giới thiệu

Structural Precast Concrete Handbook (Sổ tay kết cấu bê tông đúc sẵn), ấn bản lần thứ hai do Building and Construction Authority (BCA) Singapore xuất bản năm 2001, là một trong những tài liệu kỹ thuật nền tảng và có giá trị thực tiễn cao nhất trong lĩnh vực thiết kế và thi công bê tông đúc sẵn tại khu vực châu Á.

Nội dung cuốn sổ tay bao gồm các chủ đề cốt lõi: Khái niệm kết cấu cho hệ thống đúc sẵn; Thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn; Thiết kế liên kết bê tông đúc sẵn; Minh họa thiết kế công trình bê tông đúc sẵn; và Lắp ráp bê tông đúc sẵn.

Sổ tay là kết quả của hơn hai năm làm việc nghiêm túc của nhiều chuyên gia trong và ngoài BCA, được khởi xướng bởi BCA cùng với sự hợp tác của Dr. Lai Hoke Sai (PWD Consultants Pte Ltd) và Giáo sư Per Kjærbye (Đại học Kỹ thuật Đan Mạch).

phinsnguyen tiến hành biên soạn lại một số phần trọng yếu của tài liệu này theo tiêu chuẩn EN 1992-1-1:2023, kết hợp với PCI Handbook và ACI 318-25. Các bảng tính quan trọng theo các tài liệu này đã được số hóa và có thể tính trực tuyến trên trang phinsnguyen.com.

Phần đầu tiên là thiết kế một khối văn phòng 12 tầng trong Chương 4. Minh họa thiết kế công trình bê tông lắp ghép.

Xin được giới thiệu đến bạn đọc.

phinsnguyen

---

Mô tả công trình

Công trình cao 12 tầng với chức năng hỗn hợp, gồm văn phòng, khu mua sắm, căn hộ và nhà để xe.

Sàn điển hình có kích thước 24 m x 72 m với hệ lưới 8m theo 2 phương như thể hiện trong Hình 1 bên dưới. Chiều cao tầng là 3.6 m. Cầu thang, lõi thang máy và các hạng mục phục vụ như nhà vệ sinh, phòng AHU, các trục đứng M&E được bố trí hai đầu tòa nhà và được đổ bê tông toàn khối.

Hình 1. Mặt bằng tầng điển hình

Hình 2. Phối cảnh tầng điển hình

---

Thông tin thiết kế

Tiêu chuẩn thiết kế

QCVN 02:2022/BXD về Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng;

TCVN 2737:2023 Tải trọng và tác động;

EN 1992-1-1:2023 Eurocode 2 - Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings, bridges and civil engineering structures;

Tham khảo

ACI 318-25 Building Code for Structural Concrete - Code Requirements and Commentary;

AISC 360-22 Specification for Structural Steel Buildings;

Vật liệu

Cấu kiện	Mác bê tông
Lớp phủ (topping), tường chịu lực, cấu kiện đổ tại chỗ	C25/30
Dầm đúc sẵn (precast beam)	C35/45
Cột đúc sẵn (precast column), sàn lõi rỗng (hollow core slab)	C40/50

Loại cốt thép	Ứng dụng
CB240-T	Thép cuộn d6, d8
CB500-V	Thép thanh vằn, lưới thép hàn

Tĩnh tải

Loại tải	Giá trị
Trọng lượng riêng bê tông	24 kN/m³
Tường ngăn, hoàn thiện, phụ trợ	1.75 kPa
Tường xây theo mặt đứng	3.0 kPa

Hoạt tải

Khu vực	Giá trị
Văn phòng, cầu thang, hành lang	3.0 kPa
Sảnh thang máy, phòng AHU	5.0 kPa
Phòng vệ sinh	2.0 kPa

---

Hệ kết cấu

Hệ kết cấu của khối văn phòng dựa trên khung xương (skeletal frame) bao gồm cột, dầm và sàn. Khung xương là hệ kết cấu phổ biến nhất nhờ ưu điểm linh hoạt trong bố trí và sử dụng không gian công trình. Tuy nhiên, đây cũng là loại kết cấu lắp ghép đòi hỏi cao nhất do sự tương tác lực và chuyển vị giữa các cấu kiện kết cấu phức tạp hơn so với kết cấu bê tông đổ tại chỗ. Điều quan trọng là phải hiểu rõ các tác động vật lý của các lực này và cách chúng được truyền qua kết cấu hoàn chỉnh.

Phương pháp thi công lắp ghép (precast) được áp dụng từ tầng hai trở lên nhằm tận dụng lợi thế của lưới kết cấu đều đặn và bố cục kết cấu đơn giản. Tuy nhiên, các khu vực từ trục A đến C và từ J đến K được đổ bê tông tại chỗ (cast in-situ) do có các vị trí giật bậc sàn, lỗ mở sàn và yêu cầu chống thấm. Ngoài chức năng chịu tải trọng, các giếng thang bộ và lõi thang máy còn đóng vai trò là lõi ổn định cho kết cấu phần thân. Các vách được đổ bê tông tại chỗ, dày 300 mm và được liên kết toàn khối tại mỗi tầng.

Các cấu kiện lắp ghép bao gồm sàn lõi rỗng (hollow core slab), dầm, cột và vế thang bộ.

Sàn lõi rỗng (Hollow core slabs - HCS)

Thiết kế sàn lõi rỗng (dày 215 mm) dựa trên kết cấu bê tông dự ứng lực với khả năng chịu lửa tối thiểu 2 giờ. Sàn rỗng lõi được đúc bằng bê tông C40/50. Mỗi tấm (chiều rộng danh nghĩa 1,2 m) được thiết kế theo sơ đồ dầm đơn giản với chiều dài gối tựa danh nghĩa 100 mm tại vị trí tựa.

Ứng suất tổng hợp được kiểm tra ở trạng thái giới hạn sử dụng và tại thời điểm truyền lực dự ứng lực. Việc thiết kế sàn do nhà cung cấp chuyên biệt thực hiện.

Dầm đúc sẵn (Precast beams)

Dầm đúc sẵn toàn phần cao 535 mm được sử dụng trong khu vực văn phòng. Các dầm không được chống đỡ tạm trong quá trình thi công, được đặt trực tiếp lên vai cột và được thiết kế theo sơ đồ dầm đơn giản ở trạng thái hoàn thiện. Để hạn chế nứt lớp bê tông topping tại vị trí gối tựa, cốt thép lớp trên được đặt trong lớp topping ở vị trí gối dầm.

Cột đúc sẵn (Precast columns)

Cột có tiết diện 500 mm x 700 mm, được đúc với chiều cao 2 tầng và liên kết bằng bản đế (base plate) tại mỗi tầng cách tầng. Các cột được thiết kế theo sơ đồ khớp hai đầu ở trạng thái giới hạn cực hạn.

Liên kết bản đế được thiết kế có khả năng chịu mô-men để các cột có thể làm việc như dầm console cao 2 tầng. Điều này nhằm tạo thuận lợi cho công tác lắp đặt sàn, được thực hiện trước 2 tầng so với tầng đã liên kết hoàn chỉnh tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình thi công khối văn phòng. Việc sử dụng liên kết bản đế sẽ loại bỏ các cột chống nặng và tạo ra công trường thi công an toàn và gọn gàng hơn. Một khe hở danh nghĩa 50 mm được thiết kế tại mối nối cột-cột nhằm đảm bảo dung sai đủ cho việc đặt cốt thép tại chỗ ở vùng gối dầm. Khe hở này sẽ được lấp đầy bằng vữa không co ngót C40/50.

Mỗi cột được đúc kèm vai cột bê tông cốt thép theo phương dầm lắp ghép. Các vai cột được bố trí thanh chốt d25 dùng để chống lật cho dầm lắp ghép khi thi công lắp đặt sàn rỗng lõi. Chiều cao vai cột được thiết kế để ẩn hoàn toàn trong không gian trần hoàn thiện.

Ở trạng thái hoàn thiện, tất cả các cột đều được xem là có giằng theo cả hai phương.

Tác động màng cứng sàn và tính toàn vẹn kết cấu

(Floor diaphragm action and structural integrity)

Tất cả các cấu kiện lắp ghép được liên kết với nhau bằng lớp bê tông topping dày 65 mm, được gia cường bằng một lớp lưới thép. Lưới thép đóng vai trò là các liên kết sàn kết cấu nhằm đáp ứng yêu cầu về liên kết toàn vẹn theo các quy định thiết kế độ bền vững của công trình.

Kết cấu sàn hoàn thiện sẽ làm việc như một màng cứng (rigid diaphragm), truyền tải trọng ngang đến các lõi ổn định ở mỗi đầu sàn.

---

Bài viết liên quan

Bê tông đúc sẵn — Ba trường phái thiết kế và câu chuyện hội tụ

Sales

Trang tặng bản in pdf các bài viết này cho các user đăng ký gói pro từ 90 ngày trở lên.

Trang bán các file gốc revit (định dạng rvt2027) được sử dụng trong bài viết cho các user pro có nhu cầu sử dụng cho mục đích thương mại.

Liên hệ theo Contact

Mời bình luận!