Cốp pha composite kết hợp sườn thép 'mở hướng' thi công nhà nhiều tầng

Trao đổi với Báo Xây dựng, ThS Ngô Quang Tuấn, Khoa Xây dựng, Đại học Kiến trúc Hà Nội cho biết, từ việc phân tích ưu, nhược điểm của các loại cốp pha đang được sử dụng phổ biến, nhóm nghiên cứu tập trung phát triển hệ cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép. Giải pháp được tính toán, kiểm tra về khả năng chịu lực và đã ứng dụng thực tế tại công trình nhà ở kết hợp thương mại dịch vụ Phoenix Tower, bước đầu cho thấy khả năng đáp ứng yêu cầu thi công nhà nhiều tầng.

Thi công thực tế cốp pha composite kết hợp sườn thép.

Hướng tới hệ cốp pha nhẹ, linh hoạt

Xuất phát từ thực tế nào nhóm nghiên cứu lựa chọn đề tài "Ứng dụng cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép cho thi công nhà nhiều tầng", thưa ông?

Trong thi công nhà nhiều tầng, hệ thống cốp pha và giáo chống là kết cấu tạm thời giúp định hình bê tông khi chưa ninh kết, đồng thời chịu tải trọng trong quá trình đổ, đầm bê tông. Đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác hình học và chất lượng bề mặt cấu kiện.

Việc chọn hệ cốp pha phù hợp không chỉ liên quan đến khả năng chịu lực mà còn tác động đến tiến độ, năng suất thi công, khả năng luân chuyển và chi phí đầu tư. 

Hiện nay, mỗi loại cốp pha đều có ưu, nhược điểm riêng. Cốp pha gỗ phủ phim có chi phí thấp, dễ gia công nhưng số lần luân chuyển thấp. Cốp pha nhôm có trọng lượng nhẹ, thi công nhanh nhưng chi phí vật tư cao và đòi hỏi đội ngũ thi công chuyên nghiệp. Cốp pha thép có độ bền, khả năng chịu lực và tái sử dụng cao nhưng trọng lượng lớn, chi phí bảo quản, vận chuyển cao và có nguy cơ gỉ sét, cong vênh.

Từ những đặc điểm đó, nhóm nghiên cứu đặt vấn đề về một hệ cốp pha có thể kết hợp ưu điểm của vật liệu composite với sườn thép, đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực, trọng lượng, tốc độ thi công và khả năng luân chuyển.

Hệ cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép có cấu tạo và nguyên lý như thế nào?

Hệ thống gồm các tấm modul cốp pha, kết hợp với hệ xà gồ lớp 1, xà gồ lớp 2 và giáo chống. Các tấm modul được gia công, chế tạo sẵn tại xưởng, sau đó đưa đến công trường để lắp dựng. Hệ thống giáo chống có thể sử dụng các loại giáo như nêm hoặc Ringlock.

Điểm đáng chú ý là hệ thống được thiết kế theo hướng modul hóa, giúp lắp dựng và tháo dỡ thuận lợi. 

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm tính toán, kiểm tra từ kích thước, cấu tạo cốp pha, xà gồ, giáo chống đến tải trọng thi công; đồng thời kiểm tra mô-đun cốp pha composite kết hợp sườn thép, xà gồ, ty ren, bát kích treo và khả năng chịu lực của hệ giáo chống.

Một trong những vấn đề được quan tâm khi đưa vật liệu mới vào công trường là khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Nhóm nghiên cứu đã tiếp cận vấn đề này ra sao?

Nghiên cứu dựa trên các tiêu chuẩn, tài liệu phục vụ tính toán cốp pha và giáo chống, trong đó có TCVN 4453:1995, TCVN 6052:1995, TCVN 7690:2005, ACI 347.2R cùng các tài liệu chuyên ngành liên quan.

Trên cơ sở đó, nhóm xác định kích thước, cấu tạo hệ thống, tải trọng thi công tác động lên cốp pha và giáo chống, sau đó tiến hành các bước tính toán, kiểm tra từng bộ phận của hệ thống. Mục tiêu là bảo đảm hệ cốp pha đáp ứng yêu cầu về chịu lực và làm việc ổn định trong điều kiện thi công.

Kiểm chứng từ thực tế

Hệ cốp pha này đã được kiểm chứng trong công trình thực tế chưa, thưa ông?

Trong khuôn khổ nghiên cứu, hệ cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép được ứng dụng tại công trình nhà ở kết hợp thương mại dịch vụ Phoenix Tower, tại phường Thục Phán, tỉnh Cao Bằng. Công trình có quy mô 1 tầng hầm và 22 tầng nổi, diện tích khoảng 1.705 m²/sàn.

Tại công trình này, tấm modul cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép được sử dụng, đồng thời kết hợp cốp pha gỗ phủ phim tại các vị trí không điển hình hoặc những vị trí thiếu vật tư. Hệ giáo chống sử dụng giáo nêm D48x2,0 mm.

Quy trình thi công được thực hiện theo các bước: gia công, lắp dựng giáo chống; lắp dựng xà gồ lớp 1; lắp dựng xà gồ lớp 2; sau đó lắp đặt các tấm ván khuôn modul đã được gia công, chế tạo sẵn tại xưởng. Cuối cùng, tiến hành kiểm tra cao độ cốp pha và bổ sung tại các vị trí không điển hình.

Ông chia sẻ ưu điểm nổi bật của hệ cốp pha mới này?

Kết quả nghiên cứu cho thấy cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép có trọng lượng khoảng 14kg/m², nhẹ hơn cốp pha nhôm và thép theo bảng so sánh của nhóm nghiên cứu. Hệ thống có số lần sử dụng khoảng 100 lần, chất lượng bề mặt bê tông tốt và chi phí bảo dưỡng ở mức trung bình.

Một ưu điểm khác là chi phí đầu tư ban đầu khoảng 1,4 triệu đồng/m² và chỉ cần đầu tư cho một sàn. Hệ thống có thể sử dụng cho nhiều loại cấu kiện như móng, cột, vách, dầm, sàn; có khả năng chịu lực tốt và chống chọc thủng sàn tốt khi tháo dỡ.

Về thi công, hệ thống dễ vận chuyển, lắp đặt và không yêu cầu tổ thợ chuyên nghiệp. Năng suất có thể đạt khoảng 100-120 m² cốp pha/công nhân. Ngoài ra, hệ thống có thể kết hợp với các loại cốp pha khác, tạo khả năng tùy biến trong quá trình thi công.

Khả năng tái sử dụng và giảm hao phí vật tư ngày càng được quan tâm trong xây dựng. Nghiên cứu giải quyết vấn đề này như thế nào?

Đây là một trong những ưu điểm của hệ cốp pha composite kết hợp sườn thép. Theo kết quả so sánh trong nghiên cứu, hệ thống có thể luân chuyển trên 100 lần. Hao phí vật tư được xác định khoảng 2% và có thể tiến hành sửa chữa tại công trường.

Bên cạnh đó, khả năng tái chế được xác định trên 20% giá trị. Việc có thể sử dụng nhiều lần giúp giảm nhu cầu đầu tư hệ cốp pha mới cho từng công trình, đồng thời hạn chế hao phí vật tư trong quá trình thi công.

Từ kết quả bước đầu, ông đánh giá thế nào về khả năng ứng dụng của giải pháp này trong thi công nhà nhiều tầng?

Hệ cốp pha nhựa composite kết hợp sườn thép có khả năng ứng dụng cho nhiều loại cấu kiện và đặc biệt phù hợp với các công trình có tính điển hình cao, trong đó có những công trình sử dụng kết cấu sàn phẳng.

Điểm quan trọng của giải pháp là không đặt mục tiêu thay thế hoàn toàn các loại cốp pha hiện có. Hệ thống có thể kết hợp với các chủng loại cốp pha khác tùy theo đặc điểm từng vị trí và điều kiện thi công. Thực tế ứng dụng tại Phoenix Tower cho thấy có thể sử dụng cốp pha composite ở các vị trí điển hình, đồng thời dùng cốp pha gỗ phủ phim tại những vị trí không điển hình hoặc khi thiếu tấm composite.

Theo hướng này, giải pháp có thể mở ra thêm một lựa chọn cho các nhà thầu trong tổ chức thi công nhà nhiều tầng, nhất là khi yêu cầu về tiến độ, năng suất, khả năng luân chuyển và tối ưu vật tư ngày càng được chú trọng.