Các tòa nhà cao tầng thường có cả không gian rộng lớn như hội trường và không gian nhỏ như căn hộ, đó là nhờ dầm chuyển và sàn chuyển. Chúng điều chỉnh số lượng, vị trí cột hoặc vách trên sàn khác với dưới sàn, giúp tạo ra không gian linh hoạt, không cần phải duy trì các cột thẳng đứng đồng tâm giữa các tầng. Mặt khác, dầm sàn chuyển chống chuyển vị ngang, chống lún lệch, tăng tính ổn định cho tòa nhà – Điều có vẽ hơi lạ. Chúng ta cùng khám phá về giải pháp dầm chuyển hữu ích này nhé !..
1. Khái niệm về các dạng kết cấu chuyển
1. Dầm chuyển là gì ?
Dầm chuyển (còn gọi transfer beam) là một loại dầm có khả năng chịu lực rất lớn, được đặt tại vị trí quan trọng trong kết cấu của tòa nhà. Nhiệm vụ chính là phân phối lại tải trọng đứng, với 2 trường hợp xãy ra: Tổng hợp tải trọng: Khi cột vách trên sàn nhiều hơn dưới sàn. Chia đều tải trọng: Khi cột vách trên sàn ít hơn dưới sàn. Dầm chuyển chịu lực 1 phương.
Bài viết này được viết để giúp bạn hiểu một cách đơn giản về sàn dầm chuyển và sàn chuyển… Chúng tôi sẽ trình bày những khái niệm cơ bản nhất, cùng với các ví dụ minh họa để Bạn có cái nhìn tổng quan về các kết cấu chuyển. Dù Bạn không phải là chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng, Bạn vẫn có thể nắm bắt được những thông tin hữu ích từ bài viết này.
2. Sàn chuyển là gì ?
Sàn chuyển (transfer slab) là một loại sàn được thiết kế dày hơn so với sàn thông thường và có khả năng chịu lực lớn. Sàn chuyển chịu lực 2 phương hoặc 1 phương, hoạt động tương tự như dầm chuyển nhưng thay vì là dầm đơn lẻ, Sàn chuyển phân phối tải trọng qua toàn bộ mặt sàn. Sàn chuyển thường được sử dụng khi tải trọng từ các cột hoặc tường phía trên cần được phân bố đều xuống hệ kết cấu phía dưới. Mô hình tổng hợp và phâ chia tải trọng cũng tương tự như dầm chuyển
3. Điểm khác nhau cơ của dầm chuyển và sàn chuyển
Tâm của cột, vách trên và dưới sàn của dầm chuyển nằm trong cùng 1 mặt phẳng
- Tâm của cột, vách trên và dưới sàn của sàn chuyển chuyển không nằm trong cùng 1 mặt phẳng
2. Sử dụng dầm chuyển, sàn chuyển trong trường hợp nào ?
Dầm, sàn chuyển được sử dụng với nhiều trường hợp khác nhau:
1. Dầm, sàn chuyển tạo không gian lớn dưới sàn
- Đây là trường hợp sử dụng nhiều nhất của dầm chuyển và sàn chuyển.
- Dầm chuyển là giải pháp hiệu quả tối ưu để điều chỉnh tiết diện cột, vách giữa các tầng, tạo không gian linh hoạt cho công trình.
- Với dầm chuyển, các tầng hầm và khối đế cột lớn và dày có thể chuyển đổi(bỏ cột giữa tạo không gian rộng) lên các tầng trên căn phòng nhỏ với thành vách mỏng, tối đa hóa diện tích sử dụng.
- Ưu điểm nổi bật là giảm thiểu sự cản trở của cột đối với không gian trên và dưới sàn, tăng diện tích sử dụng lên đến 2% mà không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của công trình.
2. Sàn chuyển chia đều tải trọng lên móng
- Trong một số trường hợp ít hơn, dầm chuyển có nhiệm vụ chia đều tải trọng trên sàn xuống các cốt hoặc vách dưới sàn , giúp móng nhà chịu lực đều hơn, chống hiện tượng lún lệch không đều.
- Để có thẩm mỹ cao, người thiết kế chuyển thể cột lớn thành các vách, tất cả trụ được ẩn trong tường, giảm chi phí xây tường và tăng diện tích sử dụng khoảng 2%
- Với hệ kết cấu này, Nhờ dàn đều tải trọng xuống các cột, mỗi cột chỉ cần số lượng cọc tối thiểu.
- Giảm thiểu lực chọc thủng và mô-men uốn bản móng tại vị trí đầu cọc.
3. Tăng độ cứng tổng thể cho công trình
- Ngoài ra dầm chuyển với vai trò như một cánh tay đòn, sàn chuyển như một khung tăng cứng, kết hợp với cơ chế kéo nén trong cột biên giúp tăng cường đáng kể khả năng chịu lực cắt của công trình trước tác động của tải trọng ngang.
- Tải trọng gió bão và động đất là tổ hợp tải trọng chính thiết kế dầm chuyển.
3. Mô hình phân tích nội lực dầm chuyển
1. Mô hình dạng Thanh(Frame)
- Phù hợp:
- Dầm nhịp lớn (l/h>=5)
- Hệ kết cầu trên và dưới dầm chuyển là dạng cột và nằm trong cùng mặt phẳng.
- Phân tích:
- Dầm nhịp dài: khả năng chịu uốn là quan trọng.
- Dầm nhịp ngắn : khả năng chịu cắt là quan trọng.
- Phân tích nội lực trong etabs như dầm thường và phân tích thêm nội lực theo giai đoạn thi công (stage construction) để phản ánh sự làm việc thực tế của dầm chuyển.
2. Mô hình dạng Tấm chịu uốn(Flate)
- Phù hợp:
- Dầm nhịp lớn (l/h>=5)
- Hệ kết cầu trên và dưới dầm chuyển là dạng cột và nằm trong cùng mặt phẳng.
- Phân tích
- Dầm nhịp dài: khả năng chịu uốn là quan trọng.
- Dầm nhịp ngắn : khả năng chịu cắt là quan trọng.
- Phân tích nội lực trong etabs như dầm thường và phân tích thêm nội lực theo giai đoạn thi công (stage construction) để phản ánh sự làm việc thực tế của dầm chuyển.
3. Mô hình dạng Vách(Wall)
- Phù hợp:
- Dầm chuyển dạng cao (l/h<5) hoặc kết cấu trên dầm chuyển là vách có kích thước lớn.
- Hệ kết cầu trên và dưới dầm chuyển là dạng cột hoặc vách và nằm trong cùng mặt phẳng.
- Phân tích:
- Sử dụng mô hình dạng vách với nội lực chính là lực dọc theo 2 phương và lực trượt.
4. Mô hình phần tử Khối(Solid)
Được sử dụng khi tính những vị trí liên kết giữa các kết cấu lân cận và dầm chuyển, hệ kết cấu trên và dưới dầm chuyển là dạng cột hoặc vách và không nằm trong cùng mặt phẳng
4. Những yếu tố ảnh hưởng đến nội lực dầm chuyển
1. Chuyển vị của gối (đầu cột, đỉnh vách) dưới dầm chuyển
Để nhà cao tầng không bị lún lệch quá mức cho phép, cần thực hiện các biện pháp sau:
Trong Tiêu chuẩn TCVN 10304-2014, độ lún lệch tối đa cho phép giữa các cột và vách của nhà cao tầng là 1/333. Tuy nhiên, thực tế tính toán cho thấy nếu dùng giá trị này, lực uốn và lực cắt trong dầm chuyển quá lớn, gây khó khăn khi bố trí cốt thép. Do đó, đề xuất sử dụng giá trị lún lệch 1/500 để tính toán thay thế.
- Thiết kế và xây dựng nền móng chắc chắn: Chọn giải pháp móng phù hợp với điều kiện địa chất, như móng cọc, móng bè, để đảm bảo nền móng đủ sức chịu tải và hạn chế lún lệch.
- Kiểm soát chất lượng thi công: Quá trình thi công cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật, đặc biệt là trong giai đoạn thi công nền móng và kết cấu chịu lực.
- Sử dụng phương pháp tính toán tối ưu: Đề xuất sử dụng giá trị lún lệch 1/500 thay vì 1/333 nhằm giảm tác động lên dầm chuyển và đảm bảo khả năng bố trí cốt thép hợp lý.
- Giám sát và kiểm tra định kỳ: Theo dõi độ lún của công trình trong suốt quá trình thi công và sau khi hoàn thành, kịp thời phát hiện và điều chỉnh nếu có lún lệch xảy ra.
- Tăng cường kết cấu chịu lực: Tăng cường khả năng chịu tải của dầm, cột và các kết cấu khác để giảm thiểu tác động của lún lệch lên toàn bộ công trình.
2. Ảnh hưởng của sự suy giảm độ cứng kháng uốn của dầm-sàn
Trình tự thi công là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố nội lực giữa mô hình tính toán (Etabs) và kết cấu thực tế. Trong thực tế, công trình được xây dựng từng tầng một, làm giảm bớt lún đàn hồi (axial shortening) trong cột và vách. Tuy nhiên, trong mô hình Etabs, công trình được giả định hoàn thiện cùng lúc, khiến lún đàn hồi không được khử. Với công trình thấp tầng hoặc có tỷ số nén cột vách tương đồng, ảnh hưởng này không đáng kể. Nhưng đối với công trình cao tầng, sự chênh lệch lớn về tỷ số nén sẽ gây ra nội lực tính toán cao hơn thực tế, dẫn đến sai lệch.
- Khi mô men do tải trọng tác động lên dầm-sàn bê tông cốt thép phía trên dầm chuyển đạt đến giá trị mô men dẻo tối đa (ultimate bending moment), các vết nứt sẽ xuất hiện, làm giảm độ cứng kháng uốn của cấu kiện.
- Điều này dẫn đến việc tải trọng được phân phối lại về các gối tựa, cụ thể là cột và vách.
- Trong nhiều trường hợp, sự phân phối này có thể rất đáng kể (khoảng 20-35%), gây ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn của dầm chuyển, vốn là cấu kiện chịu tải chính.
3. Ảnh hưởng bởi trình tự thi công.
Để đảm bảo trình tự thi công chuẩn và hạn chế ảnh hưởng của lún đàn hồi, cần thực hiện các biện pháp sau:
- Áp dụng phân tích thi công theo giai đoạn (sequential construction analysis): Mô phỏng quá trình thi công từng tầng trong mô hình tính toán (Etabs), giống như cách công trình được xây dựng ngoài thực tế. Điều này giúp khử lún đàn hồi chính xác, đảm bảo nội lực tính toán phù hợp với thực tế.
- Giám sát chặt chẽ quá trình thi công: Đảm bảo thi công đúng thứ tự từ móng lên mái, theo đúng thiết kế và tiến độ đã lên kế hoạch, nhằm giảm thiểu tác động của lún đàn hồi trong cột và vách.
- Kiểm tra và cập nhật mô hình: Thực hiện các phép đo thực tế tại công trường để so sánh với mô hình tính toán, từ đó điều chỉnh mô hình khi cần thiết để phản ánh chính xác quá trình lún và các yếu tố ảnh hưởng.
- Sử dụng vật liệu và thiết bị chính xác: Chọn các vật liệu có tính chất cơ học phù hợp, đặc biệt là bê tông và thép, để giảm thiểu độ co ngót và từ biến, từ đó kiểm soát lún đàn hồi.
- Tối ưu hóa kết cấu chịu lực: Thiết kế hệ kết cấu với khả năng chịu tải đồng đều và tính toán chính xác tỷ số nén giữa các cột và vách để giảm thiểu sự chênh lệch về lún đàn hồi trong suốt quá trình thi công.
Việc kết hợp các biện pháp trên sẽ giúp đảm bảo trình tự thi công chuẩn và hạn chế sai lệch nội lực giữa mô hình tính toán và thực tế.
5. Phân loại dầm chuyển
Căn cứ vào điều kiện thực tế thi công VRO group thường sử dụng công nghệ dầm chuyển beton cốt thép & biện pháp thi công đúc trực tiếp tại công trình. Chúng ta cùng tham khảo các loại sau:
1. Dựa theo vật liệu
- Dầm chuyển bê tông cốt thép: Làm từ bê tông cốt thép, dễ chế tạo, phổ biến nhưng kích thước và trọng lượng lớn, khó thi công.
- Dầm chuyển thép: Làm từ thép, nhẹ, hiệu quả kinh tế cao nhưng giá thành vật liệu đắt và yêu cầu công nghệ lắp đặt phức tạp.
2. Dựa theo phương pháp thi công
- Thi công tại chỗ: Dùng ván khuôn, đổ bê tông tại vị trí thiết kế, tạo khối vững chắc, chịu tải tốt nhưng tốn nguyên liệu và phụ thuộc thời tiết.
- Lắp ghép: Các bộ phận chế tạo riêng, ghép lại theo thiết kế, tiết kiệm thời gian thi công, nhưng phải vận chuyển, lắp đặt, xử lý mối nối kỹ lưỡng.
6. Thiết kế dầm chuyển & yêu cầu khác
Ở đây chúng tôi chỉ đề cập phương án thiết kế dầm chuyển beton cốt thép. Dầm chuyển BTCT được tính toán theo TTGH I về kháng uốn và cắt, tuân theo quy trình thiết kế chuẩn. Một số khuyến nghị:
- Dầm móng theo phương dầm chuyển: Giảm lún lệch trong công trình, có thể thay thế bằng sàn hầm dày ở nhà cao tầng.
- Cột và vách: Ở tầng trên và dưới dầm chuyển, cần tăng hàm lượng cốt thép dọc và cốt đai tối thiểu 200% để chịu được mô men và lực cắt lớn.
- Cốt thép chống co ngót: Phải được lắp đặt cho dầm chuyển để chống nứt bề mặt.
- Gia cố lỗ kỹ thuật: Sử dụng thép hộp dày tối thiểu 10 mm, hàn kín dọc biên khi dầm có khoét lỗ.
- Cáp dự ứng lực: Nên sử dụng để giảm nứt co ngót, ưu tiên bó cáp tròn, đặt gần mặt dưới dầm, có thể dùng hai lớp cáp khi cần thiết.
Đối với các dự án lớn, gần thuận lợi có nhà thầu thi công cáp thì dùng phương án tăng cường cáp, Trường hợp các công trình nhỏ ở Tỉnh lẽ nên dùng dầm BTCT thông thường.
7. Một số lưu ý khi thi công dầm chuyển
- Nguyên tắc quan trọng: Đảm bảo lực chống đỡ tốt, đặc biệt với dầm có kích thước và trọng lượng lớn. Cần bệ đỡ cột pha chắc chắn ngay tầng dưới, thậm chí thêm 2-3 tầng nữa để đảm bảo an toàn.
Ở đây chúng tôi chỉ đề cập dầm chuyển Beton cốt thép đúc tại chỗ.
- Thời gian và chi phí: Thi công dầm chuyển phức tạp, chia nhiều giai đoạn, làm tăng chi phí và thời gian so với công trình thông thường.
- Kỹ thuật và giám sát: Cần máy móc chuyên dụng và kỹ sư giám sát am hiểu để tránh sai sót kỹ thuật, đảm bảo chất lượng công trình.
- Kiểm soát nhiệt độ: Khi đổ bê tông, cần giảm nhiệt độ kết cấu dưới 57 độ và duy trì mức chênh lệch không quá 20 độ để tránh rủi ro.
- Đúc dầm nguyên khối: Dầm nên được đúc liền, có cột pha chống đỡ chắc chắn để tránh võng và lệch.
- Nghiệm thu cẩn thận: Sau thi công, kiểm tra kỹ lưỡng và xử lý ngay nếu phát hiện sai sót để đảm bảo an toàn và chất lượng.
8. Kết cấu dầm chuyển làm thay đổi tư duy kiến trúc
- Sự phát triển nhà cao tầng ở các đô thị lớn Việt Nam, đặc biệt Hà Nội và TP.HCM, là tất yếu do quỹ đất hạn hẹp. Nhà cao tầng hỗn hợp chức năng phát triển mạnh theo chiều dọc, từ tầng hầm, trung tâm thương mại đến căn hộ và văn phòng. Hệ thống dầm chuyển được sử dụng để phân phối tải trọng từ các cột nhỏ tầng trên xuống cột lớn hơn ở tầng dưới.
- Dầm chuyển tạo không gian linh hoạt, tăng độ cứng kết cấu và tối ưu diện tích căn hộ, giúp tăng khoảng 2% diện tích sử dụng. Trong các thiết kế đột phá, dầm chuyển còn tạo không gian lớn và thay đổi hệ lưới cột giữa các tầng, mở ra hướng đi mới cho thiết kế nhà cao tầng.
- Dầm chuyển không chỉ là giải pháp kết cấu để kiến tạo những không gian kiến trúc như ý, mà còn là giải pháp kết cấu nhằm ổn định bộ khung công trình, chống chuyển vị ngang; Chia đều tải trọng xuống móng để chống lún lệch..
9. Sự tương đồng của công nghệ VRO với Sàn chuyển
Dù xuất phát ở các hướng khác nhau… Nhưng khi tối ưu thì lại có những điểm tương đồng trong kết cấu !
1. Sàn phẳng lõi rỗng VRO
Xét về cấu tạo và công năng của Sàn phẳng lõi rỗng VRO, chúng tôi thấy rằng sàn phẳng 3d VRO có nhiều điểm tương đồng với kết cấu sàn chuyển:
- Bản sàn lớp dưới = Sàn chuyển
- Hệ dầm ô cờ trực giao = Vách trên sàn chuyền
- Nhịp bản sàn trên = Khoảng cách 1 cờ
Nhờ cấu trúc đặc biệt này nên sàn VRO độc lập có thể vượt nhịp trên 18m, và khả năng chịu lực cực lớn. Nếu kết hợp với giải pháp dầm chuyển thì khả năng vượt nhịp rất lớn ( Thực tế đã làm 21,5m chưa có tăng cường cáp)
2. Móng bè dạng hộp VRO
về cấu tạo và công năng của Sàn phẳng lõi rỗng VRO, chúng tôi thấy rằng sàn phẳng 3d VRO có nhiều điểm tương đồng với kết cấu sàn chuyển:
- Bản sàn lớp dưới = Sàn chuyển
- Hệ dầm ô cờ trực giao = Vách trên sàn chuyền
- Nhịp bản sàn trên = Khoảng cách 1 cờ
Nhờ cấu trúc đặc biệt này nên sàn VRO độc lập có thể vượt nhịp trên 18m, và khả năng chịu lực cực lớn. Nếu kết hợp với giải pháp dầm chuyển thì khả năng vượt nhịp rất lớn ( Thực tế đã làm 21,5m chưa có tăng cường cáp)
10. Một số công trình điển hình ứng dụng sàn chuyển.
1. Công trình sàn(dầm) chuyển VRO
1. Sàn VRO kết hợp dầm chuyển không cáp
Công trình điển hình này ở Quảng Bình, gồm 7 tầng, sàn chuyển ở tầng 2 tạo không gian hội trường vượt nhịp 21,5m. Giải pháp ứng dụng: Bản sàn kết hợp dầm chuyển thép cây chịu lực, không dùng cáp
2. Móng bè dạng hộp VRO
Công trình này ở Nam Định 3 tầng, sàn hội trường tầng 1 vượt nhịp 16m. Đặc điểm công trình này là nên móng đặt trên dòng sỗng cũ bồi lấp, khoan 60m chưa tới đất cứng.
Giải pháp ứng dụng là móng bè dạng hộp kích thước rộng 20m, dài 50m, chiều cao 2m. Công trình gồm 3 tầng, nền móng không đóng cọc (vì không có tác dụng). Kết cấu tương tự dạng dầm chuyển để chia tải trọng tòa nhà dàn đều trên mặt đất. Công trình đã đưa vào hoạt động nhiều năm, rất ổn đinh.
2. Sàn chuyển vị khác thực hiện
1. Sàn chuyển ở Việt Nam
2. Sàn chuyển ở Nước ngoài
11. LƯU Ý QUAN TRỌNG
- Sàn chuyển là biến thể của Dầm chuyển, Vách là biến thể của Cột,
- Dầm, Sàn chuyển có 2 cách chuyển tải trọng: Chuyển tải trọng về tập trung(giảm số lượng cột) và Phân tán tải trọng(tăng số lượng cột)
- Dầm chuyển sử dụng cho mục đích chống lại chuyển vị ngang.
- Dầm chuyển sử dụng cho mục đích chống lún, lệch.
12. Lời kết.
Dầm chuyển (sàn chuyển) đóng vai trò quan trọng trong kết cấu nhà cao tầng, giúp phân phối tải trọng và tạo ra không gian linh hoạt giữa các tầng. Với khả năng tối ưu diện tích và đáp ứng đa dạng chức năng, dầm chuyển ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, đặc biệt ở các công trình nhà cao tầng, góp phần định hình xu hướng kiến trúc hiện đại.
VRO Group đã áp dụng thành công nhiều dự án cao tầng kết hợp công nghệ Sàn phẳng lõi rỗng với dầm chuyển.
Cám ơn Bạn đã theo dõi bài viết! Nếu có phản hồi ý kiến hoặc vướng mắc gì ? Hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline ghi ở phần liên hệ.
Chúc Bạn Sức Khỏe & Thành Công !
