V ng d ng tiêu chu n cho k t c u mái thép ế
c a sân v n đ ng qu c gia M Đình
I. M đ u
Hi n nay nhu c u s d ng k t c u thép kh u đ l n không gian l n cho s phát tri n c a c ế
ngành xây d ng c u, công nghi p dân d ng (sân bay, b n c ng, th thao, trung tâm văn hoá, h i ế
ngh …) ngày càng nhi u. T i Vi t Nam, vi c ph i thi t k , gia công, ch t ol p d ng các k t c u ế ế ế ế
thép này đ t ra cho nh ng ng i đang ho t đ ng xây d ng nhi u thách th c trong vi c qu n ch t ườ
l ng và ti t ki m chi phí. Qua m t s năm ng d ng các khung thép hình nh p l n chúng ta cũng đãượ ế
ph n nào đ c nh ng kinh nghi m đ hoàn thi n công trình, tiêu chu n làm c s cho vi c ph ượ ơ
bi n áp d ng. Nh ng nh ng k y c u thép d ng giàn mái không gian hay h n h p kh u đ l nế ư ế
thì còn nhi u v n đ r t c n r t c n đ c nghiên c u th u đáo t thi t k t i gia công, ch t o, thi ượ ế ế ế
công và nghi m thu. K t c u mái thép c a Sân v n đ ng Qu c gia M Đình là m t ví d . Các tác gi ế
bài vi t này nh ng ng i đã vinh d đ c tham gia tr c ti p vào quá trình t xem xét, đánh giáế ườ ượ ế
thi t k đ n gia công, ch t o và thi công l p d ng, nghi m thu k t c u mái thép Sân v n đ ng Qu cế ế ế ế ế
gia M Đình. Do v y, trong ph m vi bài vi t này chúng tôi mu n đ c p đ n v n đ s d ng tiêu ế ế
chu n đ i v i k t c u thép mái c a Sân v n đ ng Qu c gia M Đình, đ t đó m t ý ki n đ ế ế
xu t trong lĩnh v c này.
II. Các v n đ c n xem xét.
1. Mô t s b h k t c u mái thép: ơ ế
K t c u mái thép g m: C t đèn, giàn thép, h d m thép, cáp, t m l p.ế
- C t đèn đ mái: ф1219 x 19,1mm, cao 54m, tr ng l ng 50 t n/1 c t; ượ
- Giàn thép (big- span steel truss): dài 166m, nh p 156m (kho ng cách 2 c t đèn), m t c t gi a giàn là
16mx12m (hình thoi), tr ng l ng 400t n, g m: ượ
+ ng thép trên và d i (up and down chord) có ф1016 x19,1mm; ướ
+ ng thép trái và ph i có ф915 x15,9mm;
+ ng thép gi a có ф457 x12,7mm;
- H d m thép (steel meshwork): tr ng l ng 650t n: ượ
+ D m d c và c t d m cong (longitude): ф711 x15,9mm;
+ D m ngang (latitude): ф610 x12,7mm;
+ ng thép vuông: 200x300x6,4mm;
- Cáp: ф5x55, ф 5x109.
- T m l p: Aucubond
Nh v y t ng tr ng l ng mái c a khán đài kho ng: 2x50 + 400+650 = 1150t n. L u ý ngư ượ ư
thép vuông trong h k t c u, đây là v n đ d n đ n ph c t p sau này. ế ế
2. V thi t k ế ế
2.a. V tiêu chu n thi t k : ế ế
T v n thi t k n c ngoài s d ng tiêu chu n c a Vi t nam (v t i tr ng), M (v đ ng đ t), Trungư ế ế ướ
Qu c (tiêu chu n thi t k , quy ph m thi công nghi m thu k t c u thép), Ban qu c t nghiên c u ế ế ế ế
phát tri n k t c u ng CIDECT (Design Guide for Circular Hollow Section Joints). t i th i đi m ế
đó c tiêu chu n c a Trung Qu c (TCTQ), tài li u c a CIDECT c tài li u liên quan khác ch a ư
đ c cho phép áp d ng t i Vi t Nam.ượ
Theo tính toán c a t v n thi t k thì t i tr ng gió tác đ ng vào k t c u mái là ch y u và nguy hi m ư ế ế ế ế
h n t i tr ng đ ng đ t, TCTQ có quy đ nh v nh ng tr ng h p không tính t i tr ng đ ng đ t và thi tơ ườ ế
k đã s d ng TCTQ trong tr ng h p này đ b qua t i tr ng đ ng đ t c a h k t c u mái.ế ườ ế
Thi t k cũng không tính t i tr ng nhi t đ , t v n thi t k gi i thích h k t c u mái t đ m b o khế ế ư ế ế ế
năng bi n d ng nhi t.ế
2.b. V t li u chính đ u t Trung Qu c
1
V t li u và xu t s Tiêu chu n
- Thép, s n, hàn: Trung Qu cơ
- Cáp ng su t tr c: Trung Qu c ướ
- Alucubond: Trung Qu c
- Băng dính, keo: mua t các hãng
- TCTQ
- TCTQ
- TCTQ, DIN
- Ch tiêu k thu t c a nhà s n xu t
2.c. V ph n m m:
- T v n thi t k :ư ế ế
+ S d ng ph n m m LARSA đ tính toán n i l c;
+ Tính toán thi t k các nút s d ng tài li u c a CIDECT;ế ế
+ Tính toán đ ng l c s ng ph n m m c a Anh (CFX)
- Nhà th u c a Trung Qu c thi công ph n căng cáp ng su t tr c s d ng SAP2000 đ tính toán ướ
phân tích k t c u tép mái t ng giai đo n căng cáp.ế
đây t v n thi t k đã khôn khéo s d ng kinh nghi m c a nhà th u thi công trong vi c tính toán ư ế ế
x lý căng cáp t i hi n tr ng. Vi c x lý s li u khi căng cáp chúng tôi cũng không đ c rõ. ườ ượ
V ph n m m s d ng cũng c n đ c quan tâm,ví d nh ph n m m SAP không ph i chuyên ượ ư
dùng ti n l i cho k t c u thép nh STAAD. Các ph n m m nh : SAP, STAAD, LARSA ch a ế ư ư ư
thi t k các nút liên k t b ng thép ng.ế ế ế
Vi c ph i thí nghi m mô hình các mút liên k t c a k t c u mái thép cũng m t ph n do ch a ph n ế ế ư
m m tính toán thi t k các lo i nút, cũng nh thi t k nút th c t không th hoàn toàn theo m u nút ế ế ư ế ế ế
chu n đã có trong các tiêu chu n hay tài li u.
2.d. Mô hình tính toán:
Đ c đi m h k t c u mái: ế
+ Đ c đ t trên m t b ng r ng, b ng ph ng ;ượ
+ Dùng 2 c t đèn ch u t i tr ng chính
+ H dây cáp k t h p. ế
+ Nút liên k t thép ng.ế
+ Có m t s nút liên k t ch a có tài li u h ng d n tính toán. ế ư ướ
Đây h k t c u hi m đ c s d ng trên th gi i, ngay t v n thi t k cũng đánh giá đây d ng ế ế ượ ế ư ế ế
k t c u h n h p m i, k t c u mái Sân v n đ ng Qu c guia M Đình đ c làm theo thi t k ki n trúcế ế ượ ế ế ế
c a Úc. Thêm n a các nút là liên k t c a thép ng cũng ít s d ng (tiêu chu n Trung Qu c ch a đ y ế ư
đ ) nên thi t k đã ph i s d ng tài li u c a CIDECT đ tính toán thi t k chi ti t các nút, tuy nhiên ế ế ế ế ế
v n có m t s nút ch a có trong tài li u (CIDECT có m t s nút đi n hình:K, Y, T, X…). ư
Do các y u t nêu trên (v ph n m m tính toán, đ c đi m h k t c u…) t v n thi t k đã ph iế ế ư ế ế
th c hi n m t s thí nghi m t i Th ng H i =. ượ
(1)Thí nghi m ng khi đ ng trên hình g m 2 thí nghi m: thí nghi m 1 đ xác đ nh nh h ng ưở
đó áp l c g lên k t c u mái, dùng làm c s tính toán k t c u mái; Thí nghi m 2 nghiên c u s ế ơ ế
phân b gió trên m t sân, ph c v cho vi c s d ng sân khi thi đ u, 26 b ng s liên quan.
hình thí nghi m t l 1:150. Tuy nhiên chúng tôi cũng ch a t v n thi t k đã s d ng k t qu thí ư ư ế ế ế
nghi m trên mô hình nh th nào đ xác đ nh t i tr ng gió lên k t c u. ư ế ế
(2) Thí nghi m th t i m t s nút ph c t p, tính toán khó chính xác, không phù h p th c t đ ki m ế
tra, đánh giá l i thi t k : Nút tang tr ng (v trí liên k t các d m thép nh p 156m vào c t đèn) - thi t k ế ế ế ế ế
đ n gi n hoá thành nút K đ tính: Nút ít g p- nút n i ng vuông v i tròn và thí nghi m v i m t s nútơ
khác. T v n thi t k phân thành 11 lo i nút. Nút thí nghi m t l 1:1 1:3. Ph ng pháp thíư ế ế ươ
nghi m là phá hu hoàn toàn.
3. V gia, thi công l p d ng:
3.a. V gia công, ch t o c u ki n: ế
2
Nh trên đã có kh i l ng 1mái khán đài kho ng 1150t n thép, 2 mái khán đài là 2300t nthépư ượ
Quá trình gia công th c hi n t i Th ng H i, m t s công đo n th c hi n t i Qu ng Châu sau đó ượ
chuy n v Th ng H i.V t li u nhà máy gia công t i Th ng H i ph i nh p kho ng 1200t n ượ ượ
thép, chi m 50% kh i l ng. Th c hi n teo y chuy n v a hi n đ i, v a th công: C t ng b ngế ượ
tay và máy, dùng máy mài tay đ gia công tin, phun cát, s n và hàn. ơ
Các c u ki n gia công ch t o không quá 12m. Các m i n i đ u là hàn đ i đ u, có s d ng lót. Toàn ế
b quá trình gia công, ch t o c u ki n, ki m tra siêu âm m i n i hàn đ u th c hi n theo TCTQ. ế
3.b. Gi i pháp thi công chính:
-c c u ki n ng thép đ c gia công, ch t o t i Th ng H i Trung Qu c v n chuy n b ng ượ ế ượ
đ ng thu sang Vi t Nam.ườ
- L p d ng h khung (c t, d m) giàn giáo t m b ng bê tông c t thép (BTCT) l p ghép, các c t BTCT
đ c đ t vào v trí c t c a khán đài. Trên h k t c u BTCT này đ t h khung giàn giáo thép ượ ế
sàn công tác, trên đ cao kho ng 24m.
- Khu ch đ i ti p c ki n thép b ng liên k t hàn m t đ t, dùng c u đ a lên cao đ thi t k hàn,ế ế ế ư ế ế
s n ph t i v trí m i n i hàn.ơ
Trong toàn b quá trình khu ch đ i này thì t i tr ng c a k t c u mái (ch a l p) do các kích, k giàn ế ế ư
giáo t m b ng thép và BTCT và cu i cùng là c t BTCT c a khán đài ch u.
- Sau khi khu ch đ i xong các cao đ thi t k thì h ch, tháo d h giáo t m. Ti p đó là quá trìnhế ế ế ế
căng cáp 2 c t đèn đ mái, m i c t đèn cs 6 dây p, cu i cùng l p mái. Ph ng án căng kéo ươ
cáp đ c đánh giá là vi c m i Vi t nam, chúng ta ch akinh nghi m, vi c này hoàn toàn do nhàượ ư
th u Trung Qu c th c hi n.
m i giai đo n l p d ng mái, t ng th i đi m căng cáp đ u đ c đo đ c ki m tra đ võng, đ ượ
nghiêng.
th th y r ng, do thi công trên cao ch y u nên ng tác giám sát, nghi m thu h t s c v t ế ế
v , khó khăn. Đ qu n đ c ch t l ng ti n đ thì yêu c u đ u tiên tính quy t đ nh ph i ượ ượ ế ế
là năng l c, trình đ c a nhà th u thi công, nhà th u thí nghi m, ki m đ nh. Toàn b công vi c chính
thi công mái đ u do nhà th u Trung Qu c th c hi n.
4. Tóm t t các tiêu chu n chính áp d ng cho ph n k t c u mái thép: ế
T v n Trungư
Qu c thi t k ế ế T v nư
th m trav t
li u
chính
Gia công,
ch t o c uế
ki n
L p
d ng
Thí
nghi m
ki nh
Nhà th u
thi công
chính
Nghi m
thu
Trung Qu c,
TCVN2737-
95, UBC (Hoa
Kỳ) CIDECT.
Ph n
m mchính:
LARSA,SAP
TCVN,
API,
Ph n
m m
chính:
SAP
Trung
Qu c
Trung
Qu c,
CIDECT(gia
công t i
Trung
Qu c)
Trung
Qu c,
TCVN
Trung
Qu c,
TCVN,
ISO
Trung
Qu c
Trung
Qu c,
TCVN,
ISO, Quy
đ nh c a
thi t kế ế
(API: Vi n D u m Hoa Kỳ, CIDECT: Ban qu c t nghiên c u phát tri n k t c u ng). ế ế
th th y r ng v i v t li u, gia công ch t o l p d ng đ u c a Trung Qu c thì vi c ph i s ế
d ng TCTQ cho k t c u mái thép b t đ u t thi t k tho đáng. Tuy nhiên c TCVN TCTQ ế ế ế
đ u ch a có đ y đ đ áp d ng cho k t c u mái thép này (đã ph i s d ng: ISO, CIDECT), cũng ư ế
ph i d a vào quy đ nh c a thi t k đ làm căn c nghi m thu. ế ế
ràng khi th c hi n d án đ u t xây d ng vi c l a ch n ph i áp d ng tiêu chu n c a qu c gia ư
hay t ch c có đ y đ và đ ng b ho c ng c l i là ph i xem xét l a ch n h k t c u phù h p, tho ượ ế
mãn theo tiêu chu n Vi t Nam không là m t đi u r t đáng đ c quan tâm s m. ượ
III. K t lu n và ki n ngh :ế ế
3
Qua các v n đ đã nêu trên đ i v i k t c u mái thép Sân v n đ ng Qu c gia M Đình, đ th ế
qu n đ c ch t l ng giá thành t thi t k đ n thi công, nghi m thu, chúng tôi th ki n ngh ượ ượ ế ế ế ế
ph ng t c áp d ng cho các công trình t ng t nh sau:ươ ươ ư
S d ng tiêu chu n có 2 ph ng án sau: ươ
+ Ph ng án 1: S d ng toàn b tiêu chu n n c ngoài (TCNN)ươ ướ
+ Ph ng án 2: S d ng k t h p tiêu chu n n c ngoài + Vi t Nam.(TCNN+TCVN)ươ ế ướ
(Vi c s d ng các tiêu chu n không ph i áp d ng tuy t đ i. Khi không đ y đ tiêu chu n thì
đ u s ph i s d ng các tiêu chu n khác phù h p, đ c c quan có th m quy n ch p thu n) ượ ơ
B ng so sánh, đánh giá gi a 2 ph ng án ươ
Ph ng án 1: TCVNươ Ph ng án 2: TCNN + TCVNươ
1. V g tr
công trình
- đ c công trình theo tiêu chu n ápư
d ng- Khó đánh giá công trình đ t tiêu
chu n c a qu c gia nào đó hay Vi t
Nam.
2. V tri n
khai
- Đ t đ c ch t l ng, ti n đ . ượ ượ ế
- D cho vi c đánh giá
-Có th ch m ti n đ ế
- Khó đánh giá
3. S d ng
trong thi công,
nghi m thu
- G p m t s khó khăn n u áp d ng ế
TCNN: v con ng i tiêu chu n, đ a ườ
đi m gia công, ch t o ế
- Không g p nhi u khó khăn.
ph c t p v vi c tìm hi u s đúng
đ n trong vi c s d ng b n v thi
công v i b n v thi t k k thu t. ế ế
- N u TCVN+TCNN thì c h i làmế ơ
th u chính không nhi u
4. Bi n pháp
kh c ph c - C n yêu c u cung c p đ y đ tiêu chu n
liên quan.
- N u c n thi t thì thành l p phòng LASế ế
ph c v riêng cho công trình này.
- Giám sát tác gi ng i c a n c ngoài ườ ướ
v i 100% th i gian t i công tr ng ườ
- Ch c n cung c p m t ph n.
- S d ng các phòng LAS hi n có.
- Giám sát tác gi theo quy đ nh hi n
hành.
Ki n ngh :ế
- Trong th i gian n c ta ch a đ y đ các tiêu chu n TCVN thì cũng c n nghiên c u đ l a ch n ướ ư
m t ho c nhi u b tiêu chu n phù h p và đáp ng đ c v i đi u ki n Vi t Nam đ thông báo, h ng ượ ướ
d n s d ng cho các công trình trong n c, đ c bi t nh ng công trình xây d ng b ng v n Ngân ướ
sách Nhà n c;ướ
- Nên s d ng đ ng b tiêu chu n c a qu c gia hay t ch c (tiêu chu n: thi t k . gia công, ch t o, ế ế ế
thi công, thí nghi m, ki m đ nh và nghi m thu) cho c quá trình t o ra s n ph m;
- Ngay t khi thi t k s b ph i xem xét, kh o sát đánh gđ c các v n đ sau nh m đ m b o ế ế ơ ư
đ c ch t l ng, giá thành và ti n đ c a d án:ượ ượ ế
+ Năng l c c a các nhà th u trong và ngoài n c tham gia vào công trình; ướ
+ V t li u s d ng phù h p đi u ki n Vi t Nam v ch t l ng giá thành, phù h p v i tiêu ượ
chu n s d ng, kh năng c a phòng LAS và kh năng s n xu t.
- Có phòng thí nghi m k t c u đ có th th c hi n thí nghi m và phân tích trên các mô hình ch u các ế
t i tr ng n c, gió, nhi t đ , đ ng đ t… ướ
- hay không nhà máy gia công k t c u thép l n kh năng đáp ng các yêu c u c a công trìnhế
trong th i gian s m nh t.
(Ngu n: Tài li u H i th o KH v k t c u thép dùng trong xây d ng, 2006) ế
4