Hướng dẫn đồ án kỹ thuật thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng/Thiết kế cốp pha

Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cốp pha

Cấu tạo cốp pha gỗ dầm liền sàn bê tông cốt thép toàn khối.

Cốp pha (Khuôn đúc bê tông) vừa phải đảm bảo chịu lực tốt thay cho kết cấu bê tông cốt thép trong giai đoạn đúc bê tông, vừa phải đảm bảo cứng để tạo được hình dạng ổn định cho kết cấu bê tông cốt thép. Cho nên khuôn đúc phải được thiết kế đồng thời trong cả hai trạng thái giới hạn về cường độ lẫn về biến dạng.

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn I – về cường độ (độ bền), thì dùng tổ hợp tác dụng của tất cả các tải trọng tính toán thường xuyên và tạm thời nguy hiểm nhất có thể xảy ra. Trong tổ hợp này, tất cả các tải trọng tạm thời đều được nhân với hệ số tổ hợp 0,9. Hoạt tải do đầm và hoạt tải do đổ không bao giờ tác động đồng thời. Khi tính toán theo trạng thái giới hạn II – về độ võng, để không gây ra độ võng chế tạo của kết cấu bê tông cốt thép hình thành trong giai đoạn thi công, thì chỉ dùng tổ hợp tác dụng của các tải trọng tiêu chuẩn thường xuyên trong giai đoạn thi công.

Khuôn đúc bê tông và bê tông cốt thép phải đảm bảo độ biến dạng nhỏ nhằm giảm tối thiểu biến dạng ban đầu do chế tạo của kết cấu bê tông, bê tông cốt thép cho nên khi tính toán khuôn đúc theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II - độ võng) yêu cầu khắt khe hơn so với tính toán cho kết cấu bê tông. Độ võng, dưới tác động của tải trọng, cho phép, đối với khuôn đúc (cốp pha) của bề mặt kết cấu lộ ra ngoài [f]₁ = 1/400 nhịp của bộ phận cốp pha đó (bộ phận cốp pha là: ván khuôn, đà ngang, đà dọc, đà đứng,... chịu uốn), đối với cốp pha của bề mặt kết cấu bị che khuất [f]₁ = 1/250 nhịp của bộ phận cốp pha đó (nhịp của bộ phận cốp pha là l, thì [f]₁ = l/400 hay [f]₁ = l/250). (Ở lý thuyết của Hoa Kỳ, giới hạn độ võng (hay biến dạng) cho phép của các bộ phận cốp pha chịu uốn cũng được lấy theo nhịp của bộ phân cốp pha đó, nhưng với các hệ số khác không phải là 1/400 hay 1/250 như của Việt Nam.) Độ võng đàn hồi hoặc độ lún của gỗ chống cốp pha cho phép [f]₂ = 1/1000 nhịp tự do của các kết cấu bê tông cốt thép tương ứng (nhịp của kết cấu bê tông tương ứng là L, thì [f]₂ = L/1000). (phụ lục A3 - TCVN 4453 : 1995). Dù khác với nhịp của kết cấu bê tông cốt thép, nhịp của bộ phận khuôn đúc thường chưa biết trước mà phải xác định thông qua tính toán thiết kế khuôn, nhưng nhịp của bộ phận khuôn đúc luôn nhỏ hơn (hay cùng lắm là bằng) nhịp của kết cấu bê tông cốt thép mà khuôn đó đúc nên. Do đó, biến dạng cho phép của khuôn đúc là rất nhỏ so với biến dạng cho phép của kết cấu bê tông mà nó đúc nên.

Khi tính toán khuôn đúc theo trạng thái giới hạn II – điều kiện sử dụng bình thường về biến dạng của khuôn đúc, cần xét với các tải trọng tiêu chuẩn và chỉ sử dụng vật liệu làm khuôn với điều kiện làm việc toàn bộ trong giới hạn đàn hồi của nó (nội lực trong kết cấu khuôn đúc trong cả hai trạng thái giới hạn I và II, được xác định qua sơ đồ đàn hồi, không dùng sơ đồ kết cấu khớp dẻo để tính). Vì bản chất của sơ đồ khớp dẻo là quá trình biến hệ kết cấu siêu tĩnh (dầm nhiều nhịp) thành hệ tĩnh định khi hình thành số khớp dẻo tới hạn (nội lực cuối cùng sau khi phân phối lại, thực chất là nội lực của kết cấu tĩnh định), vị trí khớp dẻo làm việc ngoài giới hạn đàn hồi (biến dạng không phục hồi khi thôi tác động của tải trọng), qua đó tận dụng tối đa năng lực của hệ kết cấu.

Kết cấu khuôn đúc thông thường đều làm việc ở 03 giai đoạn thi công lần lượt như sau:

• Giai đoạn từ khi lắp dựng khuôn xong đến khi đổ và đầm xong kết cấu bê tông. Trong giai đoạn này kết cấu khuôn đúc chịu nhiều tác động của các tải trọng nhất (cả dài han và ngắn hạn). Nội lực, chuyển vị và biến dạng trong kết cấu khuôn đúc là lớn nhất. Nhưng kết cấu khuôn đúc được cấu tạo và thiết kế, cả về cường độ lẫn biến dạng, đồng thời theo sơ đồ kết cấu đàn hồi, nên toàn bộ vật liệu làm khuôn làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Do vậy toàn bộ chuyển vị và biến dạng trong kết cấu khuôn đúc là chuyển vị và biến dạng đàn hồi. Các biến dạng này có thể rất lớn, nhưng chúng vẫn là biến dạng đàn hồi. Những phần biến dạng do các tải trọng tạm thời, chỉ tác dụng trong giai đoạn thi công này, gây ra sẽ mất đi ngay khi tải trọng đó thôi tác dụng, trước khi bê tông bắt đầu ninh kết, mà không tác động chút nào đến việc hình thành định dạng kết cấu bê tông cần đúc. Cho nên những biến dạng do các tải trọng tạm thời như: tải trọng do người và phương tiện gây ra, tải trọng đổ bê tông, tải trọng đầm bê tông (thôi tác dụng sau khi đổ, đầm bê tông) không được tính tới khi tính toán theo trạng thái giới hạn II - về biến dạng.
• Giai đoạn đổ và đầm xong, vữa bê tông trong khuôn bắt đầu ninh kết đến khi bê tông đóng rắn. Các biến dạng còn lại, do các tải trọng thường xuyên (như tổng trọng lượng kết cấu bê tông, trọng lượng bản thân hệ khuôn đúc) và tạm thời còn lại (như áp lực vữa bê tông lỏng, trọng lượng lớp phủ bảo dưỡng bê tông …v …v.) trong giai đoạn thi công này ảnh hưởng quyết định đến việc định hình nên hình dạng kết cấu bê tông. Nên cần phải kiểm tra biến dạng tổng do các tải trong tác động trong giai đoạn thi công này gây ra trong khuôn đúc, theo trạng thái giới hạn II - điều kiện làm việc bình thường của khuôn đúc về biến dạng.
• Giai đoạn phát triển thêm cường độ bê tông sau đóng rắn cho đến khi bê tông đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc. Khuôn đúc hết vai trò định dạng kết cấu bê tông, nhưng nó vẫn chịu lực thay cho kết cấu bê tông khi bê tông chưa làm việc được. Trong giai đoạn thi công này các tải trọng tạm thời (áp lực vữa bê tông lỏng…v…v.) tiếp tục hết tác dụng lên khuôn đúc. Nội lực và biến dạng của khuôn đúc giảm, nếu sơ đồ kết cấu không thay đổi, nên điều kiện cường độ và biến dạng đã kiểm tra trong các giai đoạn thi công trước vẫn được đảm bảo. Chỉ khi thay đổi sơ đồ kết cấu của khuôn đúc, do tháo dỡ một phần khuôn không chịu lực trước khuôn đúc chịu lực, thì mới phải kiểm tra phần ván khuôn chịu lực còn lại, với sơ đồ kết cấu mới của khuôn, chủ yếu theo điều kiện cường độ (Trạng thái giới hạn I).

Như vậy: trạng thái giới hạn I - về cường độ, chủ yếu được kiểm tra ở giai đoạn thi công đầu, đổ và đầm bê tông, với tất cả các tải trọng tác dụng lên khuôn đúc. Trạng thái giới hạn II - về biến dạng, được kiểm tra ở giai đoạn thi công thứ hai, ninh kết và đóng rắn, với mọi tải trọng tác dụng lên khuôn trong giai đoạn thi công này. Nếu tháo dỡ cốp pha không chịu lực trước, thì kiểm tra lại điều kiện cường độ đối với cốp pha chịu lực còn lại theo sơ đồ làm việc mới của nó, trong giai đoạn thi công cuối - bê tông phát triển cường độ.

Tiêu chuẩn Việt Nam, quy định trạng thái giới hạn I-về cường độ được tính toàn với tổ hợp tất cả các tải trọng thường xuyên và tạm thời tác dụng trong giai đoạn thi công bê tông (tức là giai đoạn bê tông tươi), còn trạng thái giới hạn II-về biến dạng được tính toán với tổ hợp tất cả các tải trọng tác dụng trong giai đoạn bê tông ninh kết và đóng rắn, là giai đoạn vật liệu bê tông phải được nằm ổn định trong khuôn và phải được khống chế biến dạng tới mức tối đa.

Thứ tự	Các loại kết cấu cốp pha (khuôn đúc)	Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cốp pha
		Tính toán khả năng chịu lực	Tính toán biến dạng
1	Ván khuôn và đà giáo chống đỡ của sàn và mái vòm	Gttbêtông + Gttcốtthép + Gttcốppha + Pttngười,ph.tiện + Pttđầm, đổ + Gttbảodưỡng	Gtcbêtông + Gtccốtthép + Gtccốppha + Gtcbảodưỡng
2	Ván khuôn đáy và đà giáo chống đỡ đáy của dầm và vòm	Gttbêtông + Gttcốtthép + Gttcốppha + Pttđầm, đổ	Gtcbêtông + Gtccốtthép + Gtccốppha
3	Cốp pha thành đứng của dầm và vòm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
4	Cốp pha của cột có cạnh nhỏ của tiết diện <300 mm, và Cốp pha tường dày <100 mm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
5	Cốp pha của cột có cạnh nhỏ của tiết diện >300 mm, và Cốp pha tường dày >100 mm	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông
6	Cốp pha thành đứng của các khối bê tông lớn	Pttáplựcbêtông + Pttđầm, đổ	Ptcáplựcbêtông

(Theo tiêu chuẩn, đồng hiện hành với TCVN 4453:1995, là tiêu chuẩn QPTL-D6:1978, của ngành công trình thủy)

• G^tc_bêtông, G^tt_bêtông là Tĩnh tải trọng lượng của vữa bê tông khi còn lỏng (tiêu chuẩn, tính toán), (kết cấu bê tông khi đã rắn, thường giảm trọng lượng so với khi lỏng, nên tổng quát lấy trọng lượng khi lỏng để tính). Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông nặng (trộn với sỏi hoặc đá dăm thuộc các loại nham thạch cứng) mới đổ và được đầm chặt, γ_b =2500 kG/m³.
• G^tc_cốtthép, G^tt_cốtthép là Tĩnh tải trọng lượng của cốt thép trong kết cấu bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này được tính dựa vào trọng lượng riêng của cốt thép γ_ct = 7850 kG/m³, vào hàm lượng cốt thép trung bình trong từng kết cấu bê tông cốt thép, hàm lượng này được xác định cụ thể theo bản thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Trường hợp không có khối lượng cụ thể thì có thể lấy giá trị tải trọng này bằng 100 kG/m³ bê tông cốt thép.
• G^tc_cốppha, G^tt_cốppha là Tĩnh tải trọng lượng bản thân khuôn đúc bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này được tính dựa vào trọng lượng thể tích của vật liệu làm cốp pha, vào khối lượng bản thân của từng kết cấu khuôn đúc, được xác định dần dần trong khi cấu tạo và thiết kế khuôn đúc.
• G^tc_{bảodưỡng}, G^tt_{bảodưỡng} là Hoạt tải trọng lượng lớp phủ bề mặt bảo dưỡng kết cấu bê tông (tiêu chuẩn, tính toán). Tải trọng này phụ thuộc vào biện pháp dưỡng hộ bê tông, trọng lượng thực tế quy ra phân bố đều của vật liệu phủ dưỡng hộ. Trong kết cấu nhà nói chung tải trọng này nhỏ, thường được bỏ qua không xét đến.
• P^tt_{áplựcbêtông}, P^tc_{áplựcbêtông} là Hoạt tải áp lực đẩy ngang của vữa bê tông khi hỗn hợp vữa còn lỏng. Tải trọng này chỉ tác dụng lên các kết cấu khuôn đúc dạng thành đứng, theo phương vuông góc với bề mặt ván khuôn, dưới dạng phân bố lăng trụ hình thang hay tam giác (dọc theo chiều ngang bề mặt ván khuôn thành thì đẳng trị, còn dọc chiều đứng ván khuôn thành thì giá trị giảm dần theo độ cao). Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4453:1995, áp lực ngang lớn nhất tiêu chuẩn của vữa bê tông tươi (tiếng Nga là максимальное боковое давление бетона), là một hàm số thực nghiệm được tra theo bảng A.1 sau:

Phương pháp đầm bê tông	Công thức tính toán áp lực ngang tối đa. (kG/m²)	Giới hạn sử dụng công thức
Đầm dùi	Ptcáplựcbêtông = γbH	H ≤ R
Đầm dùi	Ptcáplựcbêtông = γb(0,27V + 0,78)k1k2 ≤ γbH	V ≥ 0,5 (m/giờ) khi H ≥ 4,0 (m)
Đầm ngoài	Ptcáplựcbêtông = γbH	V ≥ 4,5 (m/giờ) khi H ≤ 2R1 (lấy theo TCVN4453:1995, trường hợp 3 này bị trùng với trường hợp 4)
Đầm ngoài	Ptcáplựcbêtông = γb(0,27V + 0,78)k1k2 ≤ γbH	V ≥ 4,5 (m/giờ) khi H ≤ 2,0 (m) (lấy theo TCVN4453:1995, trường hợp 4 này bị trùng với trường hợp 3)

Các ký hiệu trong bảng:

P^tc_{áplựcbêtông} là áp lực ngang tối đa của hỗn hợp bê tông (daN/m²)

γ_b là khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông đã đầm chặt (daN/m³)

H là chiều cao mỗi lớp hỗn hợp bê tông (m)

V là tốc độ đổ hỗn hợp bê tông (m/giờ)

R và R₁ là bán kính tác đọng của đầm dùi và đầm ngoài. Đối với đầm dùi lấy R = 0,7 (m), và đầm ngoài lấy R₁ = 1,0 (m).

k₂ là hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của hỗn hợp bê tông. Theo tiêu chuẩn Liên bang Nga, thì k₂ = 1,15 cho hỗn hợp với nhiệt độ từ 5 - 10 °C; k₂ = 1,0 cho hỗn hợp với nhiệt độ từ 10 - 25 °C; k₂ = 0,85 cho hỗn hợp với nhiệt độ trên 25 °C. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, khi nhiệt độ hỗn hợp bê tông đạt:

• < 8 °C thì k₂ = 1,15
• 8-11 °C thì k₂ = 1,10
• 12-17 °C thì k₂ = 1,00
• 18-27 °C thì k₂ = 0,95
• 28-32 °C thì k₂ = 0,90
• ≥ 33 °C thì k₂ = 0,85.

k₁ là hệ số tính đến ảnh hưởng độ sụt của hỗn hợp bê tông. Theo tiêu chuẩn Liên bang Nga, hệ số này có tính đến tác động của độ lưu động (độ cứng hay độ sụt) của hỗn hợp bê tông, k₁ = 0,8 cho các hỗn hợp với độ sụt (côn Abraham) 0 – 2 cm; k₁ = 1,0 cho các hỗn hợp với độ sụt 2 - 7 cm; k₁ = 1,2 cho các hỗn hợp với độ sụt ≥ 8 cm.

Trong tiêu chuẩn Mỹ, để xác định áp lực ngang của vữa bê tông (tiếng Anh là maximum lateral concrete pressure), với bê tông bình thường (tiêu chuẩn Mỹ lấy trọng lượng riêng của bê tông nặng γ_b = 2403 kg/m³), dùng đầm trong để đầm, Viện bê tông Mỹ (ACI) khuyến nghị sử dụng các công thức sau đây:

• Đối với tất cả các loại khuôn cột và tường, có tốc độ dâng cao của vữa bê tông khi đổ đạt không quá 2,1 m/giờ:

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 7,2 + (785R/(T + 18)) "(1)"

với p_min ≤ p ≤ p_max

Trong đó:

p là bên áp lực ngang của vữa bê tông (kN/m²)

R là tốc độ dâng cao của vữa bê tông (m/giờ)

T là nhiệt độ (^oC)

H là chiều cao của khuôn (m)

Áp lực tối đa, lấy giá trị nhỏ nhất trong các trị số sau: p_max = 143,6 (kN/m²) cho cột và p_max = 95,8 (kN/m²) cho tường, hoặc p_max = 23,6H = γ_bH (kN/m²).

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

• Đối với đổ bê tông tường, với tốc độ dâng cao vữa nằm trong khoảng 2,13 - 3,04 m/giờ:

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 7,2 + (1154/(T + 18)) + (244R/(T + 18)) "(2)"

với p_min ≤ p ≤ p_max

Áp lực tối đa, lấy giá trị nhỏ hơn trong các trị số sau: p_max = 23,6H (kN/m²) hoặc p_max = 95,8 (kN/m²). ((Gia tốc trọng trường là 9,81 m/s²) 24,03*0,981 = 23,6 (kN/m³)).

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

• Đối với đổ bê tông tường với tốc độ dâng cao của vữa lớn trên 3,05 (m/giờ):

P^tc_{áplựcbêtông} = p = 23,6H (kN/m²) "(3)"

với p ≥ p_min

Áp lực tối thiểu p_min = 28,7 (kN/m²).

Khi sử dụng đầm rung bên ngoài khuôn, thì nên lấy một tải trọng thiết kế (áp lực bê tông) gấp hai lần giá trị cho bởi công thức "(1)" và "(2)". Khi phụ gia chậm đông kết, pozzolan, hoặc phụ gia siêu dẻo được thêm vào bê tông, thì công thức "(3)" nên được sử dụng. Khi bê tông được bơm vào khuôn đứng từ phía dưới (với cả hai loại khuôn cột và tường), thì nên sử dụng công thức "(3)" với một lượng áp lực gia tăng tối thiểu bằng 25% áp suất bơm cho phép.

• P^tc_{người,ph.tiện}, P^tt_{người,ph.tiện} là Hoạt tải động do người và phương tiện thi công (công cụ) gây ra. Tải trọng này, khi tính cốp pha sàn, coi là phân bố đều với giá trị tiêu chuẩn là P^tc_{người,ph.tiện} = 250 kG/m²
• P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ} là Hoạt tải động phát sinh khi đổ bê tông vào khuôn (P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ}) hoặc chấn động của đầm bê tông (P^tc_{đầm, đổ}, P^tt_{đầm, đổ}) gây ra. Hai tải trọng đổ và đầm bê tông không bao giờ tác động đồng thời cùng lúc, khi đầm thì ngừng đổ bê tông vào khuôn và ngược lại. Từng kết cấu khuôn khác nhau, xem xét trong hai loại tải trọng này, loại tải trọng gây nguy hiểm hơn cho kết cấu khuôn đó, để dùng nó tính toán thiết kế khuôn đúc. Các tải trọng này, coi là phân bố đều theo phương vuông góc với bề mặt ván khuôn, có giá trị tiêu chuẩn được lấy như sau: áp lực đầm P^tc_{đầm, đổ} = 200 kG/m², áp lực đổ P^tc_{đầm, đổ} (phụ thuộc vào biện pháp đổ và phương tiện vận chuyển vữa bê tông) lấy theo bảng sau:

Biện pháp đổ bê tông	Hoạt tải tiêu chuẩn do đổ bê tông tác dụng vào cốp pha (kG/m²)
Đổ bê tông thủ công	200
Đổ bằng máy và ống vòi voi hoặc trực tiếp bằng đường ống từ máy bơm bê tông (theo TCVN4453:1995)	400
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: < 0,2 m³	200
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: 0,2 m³ - 0,8 m³	400
Đổ trực tiếp từ các thùng có dung tích: > 0,8 m³ (thường là ≤ 1,0 m³)	600
Đổ bê tông bằng bơm bê tông (Tiêu chuẩn Liên bang Nga lấy là)	800

Như vậy, khi thiết kế khuôn đúc bê tông, đã phải chọn trước sơ bộ thiết bị đổ bê tông (thùng đổ), sao cho khuôn đúc thiết kế ra phải chịu được hoạt tải đổ bê tông vào khuôn. Hay có nghĩa là, sức trục của công trình yêu cầu đối với cần trục là tổng trọng lượng một mẻ đổ bê tông phải đảm bảo trong tầm khả năng chịu lực của hệ khuôn đúc đã thiết kế trước.

Q Hoạt tải áp lực đẩy ngang do gió gây ra: chỉ tác dụng lên các kết cấu cốp pha dạng thành đứng. Hoạt tải gió là đáng kể khi thi công nhà cao tầng và siêu cao tầng. Đối với nhà nhiều tầng có số tầng không lớn có thể bỏ qua hoạt tải gió tác dụng lên cốp pha đứng diện nhỏ như cột hoặc thành dầm, dùng biện pháp cấu tạo hệ gông giằng và dàn giáo chống liên hoàn để chịu tải gió ngang mà không cần tính toán.

Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn Mỹ, cách tính toán theo trạng thái giới hạn II-về biến dạng thì lại vẫn được tính toán với tổ hợp tất cả các tải trọng thường xuyên và tạm thời (mọi tải trọng dài hạn và ngắn hạn) tác dụng trong giai đoạn thi công bê tông (tức là giai đoạn bê tông tươi), như trạng thái giới hạn I-về cường độ. Cách này đơn giản hơn, giá trị biến dạng cực trị f_max sẽ lớn hơn so với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), nhưng biến dạng cho phép lại được lấy lớn hơn Tiêu chuẩn Việt Nam. Ở đây, tiêu chuẩn Mỹ, biến dạng cho phép của bộ phận khuôn đúc, trong mọi trường hợp, thường được lấy là: [f] = 1/180, hay 1/240, hoặc 1/360 nhịp của bộ phận cốp pha đó (lớn hơn so với các giá trị độ võng cho phép ở tiêu chuẩn Việt Nam là [f] = 1/250 hoặc 1/400 nhịp của bộ phận cốp pha). Do đó, các cách tính trạng thái giới hạn về biến dạng của cả Tiêu chuẩn Việt Nam lẫn Tiêu chuẩn Mỹ là gần như giống nhau, TCVN chặt chẽ hơn, còn Tiêu chuẩn Mỹ lại đơn giản hơn.

Khuôn đúc bê tông vừa phải đảm bảo điều kiện cường độ, vừa phải đảm bảo điều kiện biến dạng, nên phải khống chế vật liệu làm kết cấu khuôn đúc chỉ làm việc hoàn toàn trong giới hạn đàn hồi.

Các công nghệ thi công

Cốp pha cột, dầm, sàn trong công nghệ thi công bê tông toàn khối một đợt.

Quy trình lắp và tháo cốp pha cột công nghệ 1 đợt trên tầng.

Khuôn đúc bê tông cột, dầm, sàn nhà nhiều tầng thi công theo công nghệ một đợt trên một tầng.

Mặt bằng cốp pha ô sàn điển hình nhà nhiều tầng bê tông cốt thép toàn khối, thi công theo công nghệ một đợt trên một tầng.

Cốp pha cột trong công nghệ thi công bê tông toàn khối hai đợt hoặc ba đợt.

Mặt bằng thiết kế cốp pha sàn sườn bê tông toàn khối công nghệ 2 đợt trên tầng.

Theo sách Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II của tác giả người Trung Quốc, Triệu Tây An, trang 42-55, thì có các công nghệ thi công bê tông toàn khối nhà nhiều tầng và cao tầng sau (Lê Văn Kiểm, trong cuốn Thi công bê tông cốt thép cũng phân chia tương tự):

• Công nghệ thi công lắp đặt khuôn đúc (cốp pha) cột, vách, dầm và và sàn cùng lúc và đổ bê tông toàn bộ cùng một lần (công nghệ đúc bê tông kết cấu một lần hay công nghệ thi công bê tông toàn khối một đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách cứng --> đặt các đường ống chôn sẵn trong cột và vách cứng --> dựng khuôn đúc cột, vách cứng, dầm, sàn --> đổ bê tông cột, vách, dầm và sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi cường độ đạt yêu cầu, tháo dỡ khuôn đúc cột, vách, dầm, sàn.

Trong công nghệ này, do trên đầu cột (hay vách) cốt thép của dầm chính, dầm phụ và sàn đan dầy đặc che lấp, khiến việc đổ bê tông cột không thể tiến hành theo phương pháp rút ống được, nên thường phải để cửa đổ bê tông ở lưng chừng chiều cao cốp pha cột (hay tường) để giảm chiều cao rơi tự do của vữa bê tông tươi xuống còn 1,5-2,0 m < 2,5 m (tránh hiện tượng phân tầng). Đổ bê tông gián tiếp qua cửa đổ (phần dưới) và đỉnh cột (phần trên), vữa bê tông tươi được chứa tạm trên sàn tầng dưới hay cốp pha sàn tầng đang thi công. Để cho ván khuôn đáy và thành dầm được liên kết với cốp pha cột thì cần phải để cửa đón dầm trên ván khuôn cột ở cao độ từ đáy dầm chính hay phụ lên tới cao độ đáy ván sàn (cao độ đỉnh cốp pha cột, cốp pha cột được cấu tạo cho đến đáy sàn). Việc văng chống định vị cho cốp pha cột được thẳng đứng, không thể tỳ xuống sàn vì vướng cột chống đáy dầm chính hay phụ và làm mất không gian công tác, nên thường được văng xiên ngược lên trên cố định vào cốp pha thành dầm. Do có cốp pha cột làm gối đỡ (của đón dầm) nên ta có thể giảm bớt được hai cột chống đỡ đáy dầm chính ở hai đầu mỗi nhịp dầm.

• Công nghệ thi công tách rời cột và vách với dầm và sàn (công nghệ đúc bê tông kết cấu hai lần hay công nghệ thi công bê tông toàn khối hai đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách --> dựng khuôn đúc cột, vách --> đổ bê tông cột và vách đến dưới đáy dầm 3-5 cm --> tháo dỡ khuôn đúc vách, cột (để lại ván khuôn đầu cột phía trên đáy dầm) --> dựng đà ngang, giáo chống đỡ ván khuôn dầm --> lắp dựng ván khuôn đáy dầm --> lắp dựng ván khuôn thành dầm --> lắp dựng cốp pha (khuôn đúc) sàn --> lắp đặt cốt thép dầm --> lắp đặt cốt thép sàn, chôn sẵn các đường ống kỹ thuật chìm trong sàn --> đổ bê tông dầm sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi bê tông đạt cường độ để có thể tháo dỡ ván khuôn, thì tháo cốp pha (khuôn đúc) dầm và sàn (có thể tháo cốp pha thành dầm trước khi tháo cốp pha đáy dầm và cốp pha sàn, hay cũng có thể tháo dỡ chúng đồng thời với nhau).

Công nghệ này, cốp pha cột được cấu tạo đến cao độ đáy dầm chính. Có thể tùy chọn giữa biện pháp đổ bê tông gián tiếp (bán thủ công) qua cửa đổ bê tông với biện pháp đổ bê tông trực tiếp bằng ống dẫn theo phương pháp rút ống (miệng ống đặt trên đỉnh cột, không phải làm cửa đổ). Đổ theo phương pháp rút ống có ưu điểm là ít tốn nhân lực, không phải thêm công đoạn trung gian chuyển vữa thủ công từ dưới sàn bê tông lên miệng cột, nhưng nhược điểm là nếu dùng cần trục tháp để cẩu thùng đổ bê tông có gắn ống dẫn thì cần trục bị kéo dài chu kỳ làm việc vì phải giữ nguyên một chỗ trên đỉnh cột cho tới khi đổ bê tông cột xong, và thứ nữa là nếu như đường kính tiết diện cột quá nhỏ (< 300) thì có thể không luồn được ống đổ xuống tận đáy khuôn cột vì mắc cốt thép cột. Để đổ bê tông cột bằng phương pháp rút ống thì đường kính ống mềm đổ bê tông D phải được chọn thỏa mãn điều kiện: D_đai > D > 4d_max (với D_đai là đường kính trong của cốt đai, và d_max là đường kính cốt liệu lớn nhất).

• Công nghệ thi công lần lượt cột và vách, tiếp theo đến dầm, cuối cùng là sàn, riêng rẽ nhau (công nghệ thi công bê tông toàn khối ba đợt). Trình tự thi công gồm: Lắp buộc cốt thép cột, vách --> Lắp dựng khuôn đúc cột, vách --> đổ bê tông cột và vách đến dưới dầm 3-5 cm --> tháo dỡ khuôn đúc vách, cột (để lại ván khuôn đầu cột phía trên đáy dầm) --> dựng giá đỡ ván khuôn dầm --> lắp dựng ván khuôn đáy dầm --> lắp buộc cốt thép dầm --> lắp dựng ván khuôn thành dầm và gia cố văng chống xiên --> đổ bê tông dầm đến dưới đáy sàn 2-3 cm --> tháo dỡ ván khuôn thành dầm --> lắp dựng khuôn đúc sàn --> buộc cốt thép sàn, chôn sẵn các đường ống kỹ thuật chìm trong sàn --> đổ bê tông sàn --> bảo dưỡng bê tông --> sau khi đạt cường độ để có thể tháo dỡ khuôn đúc, thì tháo khuôn đúc dầm và sàn.
• Công nghệ thi công cốp pha bay (thi công đúc bê tông cột, vách, dầm trước (có thể bằng "cốp pha trượt"), thi công bê tông sàn sau trên hệ cốp pha bay tấm lớn). Trong công nghệ này, kết cấu dầm bê tông cốt thép lại được coi như thuộc loại kết cấu đứng, phần khuôn đáy dầm thường được cấu tạo thành "khuôn tranh" giống như khuôn lỗ cửa sổ của đi xuyên qua kết cấu vách bê tông cốt thép (cửa thanh máy trong lõi thang máy bê tông cốt thép), nằm kẹp giữa 2 hệ khuôn đúc thành là cốp pha trượt. Trình tự thi công, chia là 2 đợt, gồm:

• Đợt 1, thi công các kết cấu đứng (cột, vách, dầm) (có thể) bằng công nghệ cốp pha trượt (tấm lớn di động đứng): Vị trí liên kết giữa sàn vào các kết cấu cột, vách, dầm đều phải để chờ lại thi công sau (bằng cách đặt xốp tạo hốc chờ và đặt thép chờ, riêng đối với dầm chỉ đổ bê tông phần nách dầm trở xuống).
• Đợt 2, thi công sàn (kết cấu nằm) bằng công nghệ cốp pha bay (tấm lớn di động ngang).

Do các công nghệ thi công nhà có cách chia đợt thi công khác nhau, kèm theo đó là vị trí và số lượng mạch ngừng thi công cũng khác nhau đối với từng phương pháp. Đồng thời, sau mỗi đợt thi công trong tất cả các công nghệ thi công nhà trên, thì công tác cuối cùng luôn là tháo hay di chuyển hệ thống khuôn đúc của các cấu kiện hoặc kết cấu bê tông đã thi công xong. Vì vậy, cần phải có cấu tạo cốp pha phù hợp với việc sử dụng và tháo dỡ hay di chuyển cốp pha trong từng loại công nghệ thi công khác nhau trên.

Thiết kế cốp pha cố định (khuôn đúc chế tạo tại chỗ) bằng gỗ xẻ

Bằng các biện pháp cấu tạo, để đưa ra được một thiết kế cốp pha cho sàn sườn toàn khối có sơ đồ kết cấu đơn giản nhất nhưng khả năng chịu lực và chống biến dạng tốt nhất có thể (tốt nhất là để kết cấu cốp pha làm việc ở trạng thái ứng suất phẳng hay ứng suất đơn). Các tấm ván khuôn dạng bản nên được cấu tạo sao cho làm việc dưới dạng bản dầm (bản kê 2 cạnh, làm việc hoàn toàn theo trạng thái ứng suất phắng), kê trên các gối đỡ dạng thanh chịu uốn (trạng thái ứng suất phẳng) là các đà ngang, giằng dọc, giằng ngang, gông,.vv.. Các gối đỡ ván khuôn dạng thanh chịu uốn này cuối cùng truyền lực vào các hệ thanh chịu kéo nén thuần túy (trạng thái ứng suất đơn) là giáo chống (cột chống đơn hay giáo tổ hợp), văng chống (văng chống cứng hay dây tăng đơ).

Phương pháp thiết kế các kết cấu cốp pha dạng dầm khác biệt rất lớn với phương pháp thiết kế các kết cấu công trình, ở chỗ: số lượng và giá trị khoảng cách của các nhịp làm việc của kết cấu cốp pha dạng dầm là ẩn số phải tìm (thường không biết trước), mà sẽ phải được xác định qua tính toán thiết kế với đặc trưng hình học của tiết diện bộ phận cốp pha dạng dầm được lựa chọn trước, điều này là ngược với thiết kế kết cấu công trình.

Thiết kế hệ cốp pha sàn

. Thiết kế ván khuôn sàn

Do chủ định thiết kế ván khuôn sàn là dạng bản dầm, tức là ván khuôn làm việc hoàn toàn theo trạng thái ứng suất phẳng, nên có thể cắt ván khuôn sàn theo những tiết diện bất kỳ dọc theo phương nhịp của ván (là mặt cắt chính có ứng suất chính bằng 0) mà không ảnh hưởng việc chịu lực và biến dạng. Nên ván khuôn sàn có thể tương đương với dạng kết cấu dầm có bề rộng tùy ý, nhưng trong trường hợp ván khuôn sàn là gỗ xẻ, ta có thể quy bề rộng về giá trị đơn vị (hay là coi tương đương với một dải bản (dạng dầm) rộng 1 m). Như thế, tải trọng tổ hợp cho sàn được quy từ phân bố trên diện tích về phân bố trên mét dài, mà vẫn giữ nguyên trị số.

Chọn trước chiều dầy loại ván làm ván khuôn sàn δ_v, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học của dải ván khuôn (dạng dầm) rộng 1 m, là: Mô men quán tính J, mô men kháng uốn W.

Và do khi cấu tạo ván khuôn sàn thường được để nguyên chiều dài tự nhiên của tấm, mà rất hạn chế cắt ngắn vụn ra, đồng thời chiều dài này thường lớn hơn rất nhiều nhịp làm việc của ván khuôn sàn khi thiết kế, nên ván khuôn sàn gỗ xẻ thường được tính toán thiết kế dưới dạng sơ đồ kết cấu dầm siêu tĩnh nhiều nhịp. Cũng giống như các bộ phận kết cấu cốp pha dạng dầm khác, số lượng và giá trị của nhịp ván khuôn sàn được xác định sau khi đã lựa chọn kích thước tiết diện và đặc trưng hình học của ván khuôn sàn. Với họ dầm liên tục nhiều nhịp (dầm siêu tĩnh nhiều nhịp), làm việc theo sơ đồ đàn hồi, thì nội lực và biến dạng nguy hiểm nhất của biểu đồ bao là: (M_max = q₁l_v²/10 (theo thói quen cho dầm 3 nhịp)) chính xác là M_max = q₁l_v²/9 (cho dầm 4 nhịp) và F_max = q₂l_v⁴/128EJ (cho dầm 3 nhịp) (trong đó: q₁, q₂ là tổ hợp tải trọng phân bố trên chiều dài ván khuôn sàn lần lượt tương ứng với khi tính theo điều kiện cường độ và điều kiện biến dạng).

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W ≤ R) hay R ≥ (M_max/W)

W = (bδ_v²)/6 = (1*δ_v²)/6

M_max = q₁l_v²/9

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn theo điều kiện cường độ là: l_v1 ≤ ${\sqrt {9RW/q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW/q_{1}}}$) = 3δ_v${\sqrt {R/6q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = q₂l_v⁴/128EJ ≤ [F] = l_v/400

hay (q₂l_v³/128EJ) ≤ (1/400)

J = (bδ_v³)/12 = (1*δ_v³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn theo điều kiện biến dạng là: l_v2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ/25q_{2}}}$) = 2δ_v${\sqrt[{3}]{E/300q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ tấm làm ván khuôn sàn.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• q₁ tải trọng phân bố đều trên m² ván sàn, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• q₂ tải trọng phân bố đều trên m² ván sàn, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của ván khuôn sàn là l_v ≤ Min(l_v1, l_v2) = Min(${\sqrt {9RW/q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ/400q_{2}}}$) và khoảng cách thông thủy của ô sàn phải là số nguyên lần nhịp làm việc của ván sàn.

. Thiết kế đà ngang đỡ ván sàn

Chọn trước tiết diện gỗ xẻ thanh làm đà ngang đỡ ván khuôn sàn như sau: chiều cao tiết diện là h_x và bề ngang tiết diện là b_x, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của đà ngang đỡ ván (dầm đỡ ván), là: Mô men quán tính J_x, mô men kháng uốn W_x.

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W_x ≤ R) hay R ≥ (M_max/W_x)

W_x = (b_xh_x²)/6

M_max = Q₁l_x²/9 = (l_vq₁)l_x²/9

Từ đó, nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn theo điều kiện cường độ là: l_x1 ≤ ${\sqrt {9RW_{x}/Q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW_{x}/Q_{1}}}$) = 3h_x${\sqrt {Rb_{x}/6Q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = Q₂l_x⁴/128EJ ≤ [F] = l_x/400

hay (Q₂l_x³/128EJ) ≤ (1/400)

Q₂ = q₂l_v

J = ((b_xh_x³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn theo điều kiện biến dạng là: l_x2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ_{x}/400Q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ_{x}/25Q_{2}}}$) = 2h_x${\sqrt[{3}]{Eb_{x}/300Q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ thanh làm đà ngang.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là l_x ≤ Min(l_x1, l_x2) = Min(${\sqrt {9RW_{x}/Q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ_{x}/400Q_{2}}}$) và chiều dài của đà ngang đỡ ván sàn phải là số nguyên lần nhịp làm việc của đà ngang này (tức là khoảng cách cột chống sàn).

. Thiết kế cột chống đơn đỡ cốp pha sàn

Tải trọng tập trung tác động vào đầu cột chống

P_c = q_xl_x

Chọn cột chống bằng gỗ thanh có tiết diện vuông, để bán kính quán tính của tiết diện theo 2 phương là đều nhau (làm độ mảnh không phụ thuộc phương làm việc của tiết diện).

• Momen quán tính J_c = (b_cb_c³)/12
• Diện tích tiết diện A_c
• Bán kính quán tính r_c = ${\sqrt {J_{c}/A_{c}}}$

Sơ đồ kết cấu của cột chống là dạng thanh chịu nén đúng tâm với 2 đầu khớp, nên hệ số liên kết, trong công thức tính chiều cao tính toán, hệ số liên kết là: μ = 1,0. Chiều cao thật của cột chống H (là chiều cao làm việc lớn nhất (theo phương không giằng), 1 trong 2 phương làm việc của cột chống. Chiều cao làm việc theo phương mặt giằng cột chống thường nhỏ bằng nửa chiều cao thật của cột chống do có lớp giằng liên kết). Chiều cao tính toán là H_0max = μH.

• Nếu độ mảnh λ = H_0max/r_c > 75, kết cấu cột chống thuộc loại thanh có độ mảnh lớn. Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh lớn, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức:

φ = 3100/(λ²)

• Nếu độ mảnh λ = H_0max/r_c ≤ 75, kết cấu cột chống hay con đội thuộc loại thanh có độ mảnh nhỏ. Để đảm bảo điều kiện mất ổn định đồng thời với mất bền khi thanh là loại độ mảnh nhỏ, thì hệ số uốn dọc φ được tính theo công thức:

φ = 1 - 0,8(λ²/100)

Kiểm tra cột chống sàn theo điều kiện về cường độ (trạng thái giới hạn I):

σ = P_c/(φA) ≤ R_n.

.Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (khuôn đúc) sàn

Biến dạng lún cột chống sàn do tải trọng P_c2 tác dụng là: Δ_c = (P_c2l)/(AE_g)

Độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là: F_max

Độ võng lớn nhất của ván khuôn sàn là: f_max

Tổng biến dạng tuyệt đối của khuôn đúc sàn (kể cả độ võng ván khuôn lớn nhất, độ võng lớn nhất của đà ngang đỡ ván và độ lún chống (lún gối đỡ)) là: Δ_cps = Δ_c + F_max + f_max

Theo mục c phụ lục A3 tiêu chuẩn 4453-1995, thì: "Độ võng đàn hồi hoặc độ lún của gỗ chống cốp pha [phải không quá]: (1/1000) nhịp tự do của các kết cấu bê tông cốt thép tương ứng." Như vậy tổng biến dạng của khuôn đúc sàn phải được kiểm tra theo điều kiện so sánh với nhịp của sàn theo phương làm việc chính, như sau: Δ_cps ≤ L_s.min/1000

Thiết kế hệ cốp pha dầm phụ

. Thiết kế ván khuôn đáy dầm phụ

Chọn trước bề dày tiết diện ván gỗ xẻ làm ván khuôn đáy dầm phụ là h_v. Bề ngang tiết diện ván khuôn đáy dầm phụ chính là bề ngang dầm phụ: b_v. Từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của ván khuôn đáy đầm phụ, là: Mô men quán tính J_v, mô men kháng uốn W_v.

• Tính toán theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

(M_max/W_v ≤ R) hay R ≥ (M_max/W_v)

W_v = (b_vh_v²)/6

M_max = Q₁l_v²/9

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn đáy dầm phụ theo điều kiện cường độ là: l_v1 ≤ ${\sqrt {9RW_{v}/Q_{1}}}$ = 3(${\sqrt {RW_{v}/Q_{1}}}$) = 3h_v${\sqrt {Rb_{v}/6Q_{1}}}$

• Tính toán theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

F_max = Q₂l_v⁴/128EJ ≤ [F] = l_v/400

hay (Q₂l_v³/128EJ) ≤ (1/400)

J = ((b_vh_v³)/12

Từ đó, nhịp làm việc của ván khuôn đáy dầm phụ theo điều kiện biến dạng là: l_v2 ≤ ${\sqrt[{3}]{128EJ_{v}/400Q_{2}}}$ = 2(${\sqrt[{3}]{EJ_{v}/25Q_{2}}}$) = 2h_v${\sqrt[{3}]{Eb_{v}/300Q_{2}}}$

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ ván làm đáy dầm phụ.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu cốp pha dạng dầm.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm cốp pha.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên ván khuôn đáy dầm phụ, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên ván khuôn đáy dầm phụ, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Chọn nhịp làm việc của đà ngang đỡ ván khuôn sàn là l_v ≤ Min(l_v1, l_v2) = Min(${\sqrt {9RW_{v}/Q_{1}}}$, ${\sqrt[{3}]{128EJ_{v}/400Q_{2}}}$) và chiều dài của trên ván khuôn đáy dầm phụ phải là số nguyên lần nhịp làm việc của ván khuôn này (tức là khoảng cách cột chống chữ T đỡ dầm phụ).

. Kiểm tra thiết kế ván khuôn thành dầm phụ

Chọn trước bề dày ván khuôn thành dầm phụ. Nhịp làm việc của ván khuôn thành dầm phụ, đã được xác định trước qua thiết kế ván khuôn đáy dầm phụ, chính là khoảng cách các cột chống chữ T đỡ dầm phụ. (Vì điểm gối tựa truyền lực của tất cả các văng chống dầm phụ chỉ có thể là vào cột chống chữ T đỡ dầm phụ.) Do đó, việc thiết kế ván thành dầm phụ trở thành là việc kiểm tra ván thành đã chọn với 2 điều kiện về cường đô và biến dạng khi đã biết trước nhịp làm việc của nó.

. Thiết kế cột chống chữ T chống dầm phụ

Cột chống chữ T chống dầm phụ là hệ giáo chống đơn bằng gỗ kết hợp giữa thanh gỗ đà ngang đỡ dầm phụ, với thanh gỗ cột chống, dùng để chịu lực từ dầm phụ truyền xuống. Khoảng cách cột chống chữ T chống dầm phụ đã được quyết định khi thiết kế ván đáy dầm phụ. Việc thiết kế cột chống chữ T chỉ còn là việc thiết kế tiết diện cột chống sao cho đảm bảo điều kiện về cường độ chịu lực. Cột chống chữ T thường chịu 3 tải trọng tập trung tác dụng trên đỉnh cột, (qua đà ngang ngắn đỡ đáy dầm):

• Một tải trọng tập trung từ dầm truyền thẳng xuống đầu cột chống;
• Hai tải trọng tập trung, đặt đối xứng 2 bên cột chống tại 2 đầu đà ngang nơi là nút giao với các thanh văng xiên của cột chống chữ T, do hệ đà ngang đỡ ván sàn và hệ văng chống thành dầm truyền xuống (qua thanh văng xiên dạng giàn truyền vào).

Thiết kế hệ cốp pha dầm chính

. Kiểm tra tổng biến dạng của cốp pha (khuôn đúc) dầm chính

Cột chống chữ T của khuôn đúc dầm liền sàn bê tông toàn khối và sự làm sự làm việc chịu tải của nó.

Thiết kế hệ cốp pha cột

bu lông gông khuôn đúc cột.

Tổ hợp và kiểm tra cốp pha định hình bằng thép

Kiểm tra thiết kế hệ cốp pha sàn

. Kiểm tra thiết kế ván khuôn sàn định hình

• Kiểm tra theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván thép định hình có dạng dầm đơn giản: M_max = q₁l_v²/8

Kiểm tra với điều kiện: M_max/W_v ≤ R

Với l_v là khoảng cách các đà ngang đỡ ván.

• Kiểm tra theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván thép định hình có dạng dầm đơn giản: F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v

Kiểm tra với điều kiện: F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v ≤ [F] = l_v/400

Nếu kiểm tra với 2 điều kiện trên không đảm bảo, thì tiến hành bố trí thêm 1 lớp đà ngang lớp 1 nữa ở giữa mỗi hàng ván. Sơ đồ kết cấu của mỗi hàng ván khuôn trở thành sơ đồ dạng dầm 2 nhịp với giá trị mô men uốn cực trị, và độ võng cực trị vẫn tính theo công thức: M_max = q₁l_v²/8 và F_max = 5q₂l_v⁴/384EJ_v, với (l_v là khoảng cách các đà ngang đỡ ván lúc này đã bằng nửa lúc trước).

. Kiểm tra đà ngang đỡ ván sàn (đà ngang lớp 1)

Chọn trước tiết diện gỗ xẻ thanh làm đà ngang đỡ ván khuôn sàn như sau: chiều cao tiết diện là h_x và bề ngang tiết diện là b_x, từ đó xác định ngay được các đặc trưng hình học khác của đà ngang đỡ ván (dầm đỡ ván), là: Mô men quán tính J_x, mô men kháng uốn W_x. Khoảng cách giữa các hàng đà ngang chịu lực (tức là đà ngang lớp 2), cũng chính là nhịp của đà ngang lớp 1 (L_x1), đã được tổ hợp trước. Trong trường hợp đà ngang đỡ ván có khoảng cách gối đỡ (khoảng cách các đà ngang lớp 2) là cách đều nhau, thì việc kiểm tra thiết kế đà ngang đỡ ván được tính toán như sau:

• Kiểm tra theo điều kiện cường độ (trạng thái giới hạn I):

W_x1 = (b_x1h_x1²)/6

M_max = Q₁L_x1²/9 = (l_vq₁)L_x1²/9

Kiểm tra với điều kiện: M_max/W_x1 ≤ R

• Kiểm tra theo điều kiện biến dạng (trạng thái giới hạn II):

Q₂ = q₂l_v

J = ((b_x1h_x1³)/12

Kiểm tra với điều kiện: F_max = Q₂L_x1⁴/128EJ ≤ [F] = L_x1/400

Trong các công thức trên:

• R là cường độ chịu lực cho phép của gỗ thanh làm đà ngang lớp 1.
• [F] độ võng cho phép của kết cấu đà ngang gỗ lớp 1.
• E mô đul đàn hồi của gỗ làm đà ngang.
• Q₁ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về cường độ.
• Q₂ tải trọng phân bố đều trên đà ngang, khi tính với trạng thái giới hạn về biến dạng.

Nếu kiểm tra 2 điều kiện trên không đảm bảo thì phải tiến hành chọn lại tiết diện đà ngang gỗ lớp 1, bằng cách tăng chiều cao của tiết diện (hoặc cả chiều cao tiết diện và bề ngang tiết diện).

Nếu đà ngang đỡ ván có khoảng cách các gối đỡ (tức là nhịp của chúng hay khoảng cách đà ngang chịu lực) không đồng đều, thì phải giải riêng kết cấu dầm đỡ này về nội lực và biến dạng bằng các phần mềm tính kết cấu như SAP hay ETABS để tìm ra tổ hợp mô men uốn và độ võng nguy hiểm nhất ứng với sơ đồ kết cấu dầm này.

. Kiểm tra đà ngang chịu lực (đà ngang lớp 2)

Đà ngang chịu lực chịu các tải trọng tập trung từ đà ngang đỡ ván truyền xuống. Đà ngang chịu lực gối trên các kích đầu của các hàng giáo chống tổ hợp hay các cột chống đơn. Sơ đồ kết cấu của đà ngang lớp 2 (đà ngang chịu lực) thường có dạng dầm siêu tĩnh nhiều nhịp với nhịp đều hoặc không đều, chịu tải trọng tập trung. Đà ngang chịu lực cần phải giải về nội lực và biến dạng bằng các phần mềm tính kết cấu như SAP hay ETABS để tìm ra tổ hợp mô men uốn và độ võng nguy hiểm nhất ứng với sơ đồ kết cấu dầm này. Rồi sau khi đã có các giá trị mô mem nguy hiểm và độ võng nguy hiểm, đà ngang chịu lực phải được kiểm tra với cả 2 trạng thái giới hạn về cường độ và biến dạng.

Tham khảo chương 1

• Tiêu chuẩn Việt Nam, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, TCVN 4453:1995.
• Quy phạm Thủy lợi, Kỹ thuật thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, QPTL-D6-78.
• Construction Methods and Management, S.W.Nunnally.
• Thi công bê tông cốt thép, Lê Văn Kiểm, nhà xuất bản Xây dựng.
• Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng, tập II, Triệu Tây An, nhà xuất bản Xây dựng.
• Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều.
• Kỹ thuật xây dựng 1-Công tác đất và thi công bê tông toàn khối của Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám-nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1998.
• Ván khuôn và Giàn giáo, Phan Hùng và Trần Như Đính.
• Formwork for Concrete Structures, R. L. Peurifov, McGraw-Hill, mã xuất bản 63-21543.

Phụ lục chương I: Xác định giá trị nội lực và biến dạng cực trị trong kết cấu cốp pha

Theo hệ thống lý thuyết tính toán của Việt Nam và Liên Xô cũ

Do cốp pha (khuôn đúc) phải tính toán theo cả hai trạng thái giới hạn về cường độ (được xét tới trong giai đoạn vữa bê tông còn tươi, có khả năng thi công) và về biến dạng (đặc biệt là ở giai đoạn bê tông ninh kết và đóng rắn trong khuôn), nên khuôn đúc phải được thiết kế làm việc hoàn toàn trong giới hạn đàn hồi, đặc biệt không tính toán kết cấu khuôn đúc với sơ đồ khớp dẻo (tức là tĩnh định hoá hệ siêu tĩnh bằng khớp dẻo, vật liệu tại khớp dẻo làm việc ngoài giới hạn đàn hồi). Các kết cấu khuôn siêu tĩnh được tính toán nội lực theo phương pháp tính toán kết cấu siêu tĩnh thông thường trong Cơ học kết cấu.

Nguyên lý thiết kế khuôn đúc thường là ngược với nguyên lý thiết kế kết cấu công trình. Trong khi thiết kế kết cấu công trình thường là: biết trước nhịp kết cấu, điều kiện tải trọng, phải xác định đặc trưng tiết diện của kết cấu. Còn trong thiết kế khuôn đúc lại thường: biết trước điều kiện tải trọng, chọn trước tiết diện, nhiệm vụ phải tính toán nhịp của bộ phận khuôn đúc (khoảng cách giữa các gối đỡ). Đặc biệt là các kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục nhiều nhịp. Tuy nhiên, khi tính toán với các kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục này, thường số lượng nhịp và khoảng cách nhịp là chưa biết. Mà biểu đồ nội lực và sơ đồ biến dạng của các dầm siêu tĩnh nhiều nhịp là rất khác nhau, (giá trị cực trị của chúng cũng rất khác nhau). Dầm N nhịp rất khác với dầm N+1 nhịp. Hiện tại, khi tính toán kết cấu khuôn đúc dạng dầm liên tục nhiều nhịp tạm thời đang lấy các kết quả có được từ dầm 3 nhịp. Cụ thể:

• |M_max| = q₁l²/10, (xem sách Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều, trang 149-151), có được do việc giải sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp chịu tổ hợp tải trọng phân bố đều tác dụng lên toàn bộ kế cấu.
• |f_max| = q₂l⁴/(128EJ), có được do việc giải sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp chịu tải trọng phân bố đều, gồm: 50% tổ hợp tải trọng tác dụng lên toàn bộ kết cấu + 50% tổ hợp tải trọng chất theo từng nhịp lan dần.

Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ.

Kết quả này chưa thực sự chính xác, vì dầm 3 nhịp chưa thực sự đại diện cho họ dầm nhiều nhịp.

Giải các sơ đồ dầm nhiều nhịp bằng các phương pháp sức bền và cơ kết cấu (phương pháp lực, chuyển vị hay phương pháp hpt 3 mô mem), với nhịp dầm chiều dài đơn vị, tải trọng phân bố đều đơn vị phân bố đều trên toàn bộ kết cấu, độ cứng tiết diện đơn vị, ta thấy rằng giá trị cực trị của Mô mem uốn (đạt tại gối thứ 2), và giá trị cực trị của độ võng (đạt được tại giữa nhịp biên) đều có xu hướng hội tụ, tiệm cận dần tới giá trị hội tụ khi số nhịp tăng lên. Các sơ đồ dầm liên tục từ 3 nhịp trở lên, giá trị mô men cực trị đạt đươc tại sơ đồ dầm 4 nhịp là lớn nhất, còn giá trị độ võng cực trị đạt được tại sơ đồ dầm 3 nhịp là lớn nhất. (giải bằng các phần mềm tính toán kết cấu như SAP2000 cũng cho kết quả tương tự). Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ như sau:

Luật phân bố giá trị mô mem uốn và độ võng nguy hiểm của họ dầm nhiều nhịp.

Dùng SAP2000 để giải, ra tổ hợp bao của các trường hợp chất tải theo lần lượt từng nhịp lan dần và chất tải ngẫu nhiên trên từng nhịp, cũng đều cho kết quả định tính tương tự như chất tải trên toàn bộ kết cấu: Giá trị cực trị của Mô mem uốn (đạt tại gối thứ 2), và giá trị cực trị của độ võng (đạt được tại giữa nhịp biên) đều có xu hướng hội tụ, tiệm cận dần tới giá trị hội tụ khi số nhịp tăng lên. Các sơ đồ dầm liên tục từ 3 nhịp trở lên, giá trị mô men cực trị đạt đươc tại sơ đồ dầm 4 nhịp là lớn nhất, còn giá trị độ võng cực trị đạt được tại sơ đồ dầm 3 nhịp là lớn nhất. Luật phân bố giá trị mô mem uốn và độ võng nguy hiểm của họ dầm nhiều nhịp như hình sau:

Như vậy, trong mọi sơ đồ dầm nhiều nhịp số nhịp từ 3 trở lên, khi tính cường độ lấy các giá trị mô men cực trị tại gối tựa thứ 2 của sơ đồ dầm 4 nhịp, còn khi tính biến dạng lấy các giá trị độ võng cực đại tại giữa nhịp biên của sơ đồ dầm 3 nhịp. Trong thực tế thi công, các kết cấu khuôn vừa chịu các tải trọng phân bố thường xuyên sẵn có tác dụng lên toàn bộ kết cấu khuôn (như trọng lượng bản thân khuôn đúc, trọng lượng cốt thép, …), nhưng đồng thời chúng cũng chịu các tải trọng phân bố trên từng nhịp lan dần từ nhịp đầu tiên đến nhịp cuối cùng theo hướng thi công (như trọng lượng bê tông, các hoạt tải thi công,…).

Do đó, nên lấy kết quả từ tổ hợp tải trọng trung bình: 50% tổng tải trọng chất lên toàn bộ + tổ hợp bao của 50% tổng tải trọng chất lên lần lượt từng nhịp của kết cấu lan dần theo hướng đổ. Việc tổ hợp này với tải trọng đơn vị đã cho kết quả trong bảng kết quả chạy SAP2000 dưới đây.

Tổ hợp	Kiểu chất tải	Dầm 3 nhịp			Dầm 4 nhịp			Kết quả trị số nghịch đảo
		Vị trí	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng	Vị trí	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng	Cực trị bao Mômen	Cực trị bao Độ võng
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Toàn bộ	Gối 2	-0,1 = -1/10	-	Gối 2	-0,107 = -1/9,3	-	-9,0 = -0,5*(9,3 + 8,6)	-
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Toàn bộ	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,007 = 1/145	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,006 = 1/155	-	128 = 0,5*(145 + 112)
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Lan dần	Gối 2	-0,117 = -1/8,6	-	Gối 2	-0,116 = -1/8,6	-	-9,0 = -0,5*(9,3 + 8,6)	-
50%(Toàn bộ)+50%(Lan dần)	Lan dần	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,009 = 1/112	0,45 chiều dài Nhịp biên	-	0,009 = 1/113	-	128 = 0,5*(145 + 112)

Khi thiết kế kết cấu khuôn nằm, do một số các tải trọng thường xuyên trong thiết kế khuôn đúc, (như: trọng lượng cốt thép, trọng lượng khuôn đúc, ..v.v.), thường chất lên toàn bộ các nhịp của sơ đồ kết cấu khuôn, còn các tải trọng khác khi thi công lại thường được chất dần lên và lan rộng ra gần như theo từng nhịp của bộ phận khuôn đúc, nên ta có thể lấy giá trị cực trị của Nội lực và Chuyển vị theo tổ hợp tải trọng bình quân, tức là: 50% (Tải trọng chất lên toàn bộ kết cấu) + 50% (Tải trọng chất lan dần ra theo từng nhịp). Từ đó ta có thể lấy giá trị cực trị của Mômen uốn và Chuyển vị trong các sơ đồ dầm siêu tĩnh có 3 nhịp trở lên như sau:

• M_max = M_{Gối 2} = q₁l²/9,
• f_max = f_{Nhịp biên} = q₂l⁴/(128EJ).

Riêng đối với dầm 2 nhịp, mọi trường hợp tổ hợp tải trọng đều cho kết quả như sau:

• M_max = M_{Gối 2} = q₁l²/8,
• f_max = f_{Nhịp biên} = q₂l⁴/(185EJ).

Kết quả này cùng nhớm được với dầm đơn giản, do đó các sơ đồ dầm từ 2 nhịp trở xuống tính như dầm đơn giản:

• M_max = q₁l²/8,
• f_max = 5q₂l⁴/(384EJ).

Theo lý thuyết tính toán của Hoa Kỳ

Các biểu đồ mô men và độ võng của họ dầm nhiều nhịp, chất tải phân bố trên toàn bộ.

Trong cuốn Construction Methods and Management, của S. W. Nunnally, bảng 12-2, trang 324, cho biết về giá trị cực trị của các nội lực và biến dạng để tính toán thiết kế kết cấu cốp pha dạng dầm nhiều nhịp đều chịu tải trọng phân bố đều, được áp dụng tại Hoa Kỳ như sau:

Loại Nội lực và biến dạng	Thứ nguyên	Số lượng nhịp của kết cấu cốp pha dạng dầm
		01 nhịp	02 nhịp	03 nhip
Mô men uốn cực trị	(kG.m)	M = +(ql2/8)	M = -(ql2/8)	M = -(ql2/10)
Lực cắt cực trị	(kG)	Q = (ql/2)	Q = (5ql/8)	Q = (3ql/5)
Độ võng cực trị	(m)	f = (5ql4/384EJ)	f = (ql4/185EJ)	f = (ql4/145EJ)

Các giá trị Mô men cực trị và độ võng cực trị theo lý thuyết của Hoa Kỳ, chính là các giá trị Mô men cực trị và độ võng cực tính toán cho kiểu tổ hợp chỉ chất tải toàn bộ lên kết cấu cốp pha dạng dầm tính theo lý thuyết của Việt Nam và Liên Xô cũ (cho dầm từ 1-3 nhịp). Tuy có xem xét tới lực cắt cực trị, nhưng tính toán theo lý thuyết của Hoa Kỳ (nội lực và biến dạng nguy hiểm là nhỏ hơn) thì kém an toàn về mặt cường độ hơn so với tính theo lý thuyết của Việt Nam. Lý thuyết của Hoa Kỳ cũng chỉ xem xét tới dầm 3 nhịp, mà không xem xét tới các trường hợp dầm nhiều hơn 3 nhịp với những giá trị nội lực nguy hiểm lớn hơn (ở đây, với dầm nhiều hơn 3 nhịp được lấy kết quả theo dầm 3 nhịp).

Tham khảo phụ lục chương 1

• Construction Methods and Management, S.W.Nunnally.
• Kỹ thuật thi công-Tập 1, Đỗ Đình Đức-Lê Kiều.
• Kỹ thuật xây dựng 1-Công tác đất và thi công bê tông toàn khối của Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám-nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-1998.
• Hoàn thiện lý thuyết thiết kế cốp pha và biện pháp thi công sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, Doãn Hiệu, Đề tài nghiên cứu cấp trường số 84/2008KH ĐHXD, trường Đại học Xây dựng.