Khả năng chịu lực
Đáp ứng yêu cầu về cường độ, độ cứng và biến dạng theo thiết kế.
Công nghiệp hóa xây dựng – Lắp dựng nhanh – Hướng tới một hệ kết cấu đồng bộ
Do Hoang Holding (DHH) nghiên cứu và phát triển các giải pháp kết cấu lắp ghép cho công trình dân dụng theo hướng công nghiệp hóa quá trình xây dựng, tăng tỷ lệ cấu kiện được sản xuất trước và giảm các công việc phức tạp tại công trường.
Hệ công nghệ được định hướng phát triển trên cơ sở các cấu kiện cột, dầm và sàn nhẹ lắp ghép, từng bước hình thành một hệ kết cấu có khả năng tiêu chuẩn hóa, sản xuất công nghiệp và tổ chức lắp dựng phù hợp với nhiều loại công trình.
Mục tiêu của DHH không chỉ là tạo ra từng cấu kiện riêng biệt, mà hướng tới phát triển một hệ công nghệ kết cấu lắp ghép đồng bộ, kết nối từ thiết kế, cấu kiện, liên kết, sản xuất đến tổ chức thi công.
01. TƯ DUY CÔNG NGHỆ
Từ xây dựng tại chỗ đến sản xuất và lắp dựng
Trong phương pháp xây dựng truyền thống, phần lớn quá trình tạo nên kết cấu được thực hiện trực tiếp tại công trường.
Kết cấu lắp ghép tiếp cận theo một hướng khác:
Thiết kế→Tiêu chuẩn hóa cấu kiện→Sản xuất→Kiểm soát chất lượng→Vận chuyển→Lắp dựng→Hoàn thiện
Việc chuyển một phần quá trình tạo ra công trình từ công trường sang môi trường sản xuất có kiểm soát tạo điều kiện để nâng cao mức độ công nghiệp hóa trong xây dựng.
DHH định hướng nghiên cứu hệ kết cấu sao cho các cấu kiện không chỉ đáp ứng yêu cầu chịu lực riêng lẻ mà còn tương thích với nhau trong một hệ thống hoàn chỉnh.
02. HỆ CỘT LẮP GHÉP
Cột là một trong những cấu kiện chịu lực chính của hệ kết cấu.
Trong hệ lắp ghép, cấu kiện cột được định hướng sản xuất trước theo thiết kế, sau đó vận chuyển đến công trường để tổ chức lắp dựng và liên kết với các cấu kiện khác.
Các vấn đề kỹ thuật cần được xem xét đồng thời gồm:
- Khả năng chịu lực.
- Kích thước và hình học cấu kiện.
- Vị trí liên kết.
- Khả năng vận chuyển.
- Phương án cẩu lắp.
- Trình tự thi công.
- Sự làm việc của cột với dầm, sàn và hệ móng.
Mục tiêu không chỉ là “đúc sẵn một cây cột”, mà là tạo ra cấu kiện có khả năng tham gia hiệu quả vào toàn bộ hệ kết cấu lắp ghép.
03. HỆ DẦM LẮP GHÉP
Dầm tiếp nhận tải trọng từ hệ sàn và truyền tải xuống cột.
Trong hệ công nghệ DHH, dầm được định hướng nghiên cứu đồng thời với cột và sàn để tạo thành một hệ chịu lực thống nhất.
Quá trình phát triển tập trung vào các vấn đề:
Khả năng liên kết
Tạo điều kiện kết nối với cột và hệ sàn theo cấu hình của từng giải pháp.
Khả năng sản xuất
Cấu kiện cần phù hợp với phương pháp chế tạo và kiểm soát chất lượng trong môi trường sản xuất.
Khả năng lắp dựng
Kích thước, khối lượng và trình tự lắp đặt phải được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế.
04. HỆ SÀN NHẸ LẮP GHÉP
Giảm trọng lượng – Tăng mức độ công nghiệp hóa
Sàn chiếm diện tích lớn và có ảnh hưởng đáng kể đến tải trọng bản thân của công trình.
DHH định hướng nghiên cứu các giải pháp sàn nhẹ lắp ghép nhằm đồng thời đáp ứng yêu cầu chịu lực và tạo điều kiện giảm tải trọng của hệ kết cấu.
Khi trọng lượng bản thân của sàn được giảm, tác động có thể được truyền xuống toàn bộ hệ:
Sàn nhẹ hơn→Tải trọng lên dầm giảm→Tải trọng lên cột giảm→Tải trọng truyền xuống nền móng giảm→Tạo thêm điều kiện tối ưu toàn bộ hệ kết cấu
Vì vậy, sàn nhẹ không chỉ được xem như một cấu kiện riêng biệt mà là một thành phần của bài toán tối ưu tổng thể công trình.
05. LIÊN KẾT – TRUNG TÂM CỦA HỆ LẮP GHÉP
Một hệ kết cấu lắp ghép không đơn giản là tập hợp của nhiều cấu kiện đúc sẵn.
Các cấu kiện phải được liên kết để tạo thành một hệ chịu lực thống nhất.
Cột ↔ Dầm
Dầm ↔ Sàn
Cột ↔ Móng
Liên kết giữa các cấu kiện lắp ghép khác cũng là một trong những nội dung quan trọng cần được nghiên cứu, thiết kế và kiểm chứng cho từng hệ công nghệ.
Thiết kế liên kết cần xem xét đồng thời yêu cầu chịu lực, biến dạng, khả năng chế tạo, dung sai sản xuất và trình tự lắp dựng.
Lưu ý: Cấu tạo liên kết cụ thể của các hệ DHH chỉ nên công bố khi đã có hồ sơ kỹ thuật hoặc tài liệu sở hữu trí tuệ phù hợp để công khai.
06. THIẾT KẾ THEO MODULE
Một trong những cơ sở của xây dựng công nghiệp là khả năng tiêu chuẩn hóa và module hóa.
Thay vì thiết kế tất cả cấu kiện như những sản phẩm hoàn toàn riêng biệt cho từng công trình, hệ lắp ghép có thể được nghiên cứu theo các module phù hợp với:
- Lưới cột.
- Nhịp kết cấu.
- Chiều cao tầng.
- Công năng.
- Tải trọng.
- Yêu cầu kiến trúc.
- Điều kiện vận chuyển.
- Năng lực sản xuất và lắp dựng.
Module hóa không có nghĩa là tạo ra những công trình giống nhau.
Mục tiêu là xây dựng một hệ cấu kiện có quy luật, từ đó cho phép kiến trúc sư và kỹ sư tổ hợp thành nhiều cấu hình công trình khác nhau.
07. THIẾT KẾ CHO SẢN XUẤT VÀ LẮP DỰNG
Design for Manufacturing and Assembly
Đối với kết cấu lắp ghép, thiết kế không thể chỉ trả lời câu hỏi:
“Cấu kiện có đủ khả năng chịu lực hay không?”
Ngay từ đầu, thiết kế còn phải xem xét:
Có sản xuất thuận lợi không?
Có vận chuyển được không?
Thiết bị nào sẽ cẩu cấu kiện?
Cấu kiện được lắp theo trình tự nào?
Sai số sản xuất và lắp dựng được kiểm soát như thế nào?
Các cấu kiện được liên kết tại hiện trường ra sao?
Đây là sự khác biệt quan trọng giữa tư duy thiết kế kết cấu thông thường và tư duy phát triển hệ công nghệ lắp ghép.
08. TỐI ƯU TOÀN HỆ CÔNG TRÌNH
DHH định hướng không tách rời kết cấu lắp ghép khỏi các bộ phận còn lại của công trình.
Một hệ công trình có thể được xem xét theo chuỗi:
Nền đất
Giải pháp nền móng
Móng
Cột lắp ghép
Dầm lắp ghép
Sàn nhẹ lắp ghép
Bao che và hoàn thiện
Giảm tải trọng ở phần thân có thể tạo điều kiện giảm tải xuống nền móng.
Ngược lại, lựa chọn lưới cột, nhịp kết cấu và giải pháp nền móng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình của hệ lắp ghép.
TỐI ƯU TOÀN HỆ THAY VÌ TỐI ƯU TỪNG CẤU KIỆN.
09. QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
DHH định hướng phát triển kết cấu lắp ghép theo chu trình:
01 — Nghiên cứu
Xác định bài toán kỹ thuật, công năng và yêu cầu thị trường.
02 — Thiết kế
Phát triển cấu kiện, hệ kết cấu, liên kết và phương pháp tính toán.
03 — Mô hình và kiểm tra
Phân tích khả năng chịu lực, biến dạng và sự làm việc của hệ.
04 — Chế tạo thử nghiệm
Chuyển thiết kế thành cấu kiện thực tế và đánh giá khả năng sản xuất.
05 — Thí nghiệm
Kiểm chứng các giả thiết thiết kế và khả năng làm việc của cấu kiện/hệ khi cần thiết.
06 — Ứng dụng
Triển khai tại công trình phù hợp.
07 — Đánh giá và cải tiến
Thu thập dữ liệu từ sản xuất, thi công và khai thác để phát triển thế hệ công nghệ tiếp theo.
10. PHẠM VI ỨNG DỤNG ĐỊNH HƯỚNG
Theo định hướng phát triển hiện nay của DHH, hệ kết cấu lắp ghép dân dụng được nghiên cứu cho các nhóm công trình:
NHÀ Ở
Các công trình có khả năng module hóa và tổ chức sản xuất cấu kiện lặp lại.
CÔNG TRÌNH THƯƠNG MẠI
Các công trình cần cân bằng giữa không gian sử dụng, tiến độ và hiệu quả kết cấu.
CÔNG TRÌNH CÔNG CỘNG
Các công trình phù hợp với phương pháp sản xuất và lắp dựng công nghiệp.
Phạm vi ứng dụng cụ thể của từng hệ phải được xác định trên cơ sở thiết kế, thí nghiệm và các yêu cầu kỹ thuật của dự án.
11. GIÁ TRỊ DHH HƯỚNG TỚI
CÔNG NGHIỆP HÓA
Tăng tỷ lệ cấu kiện được sản xuất trước và giảm các công việc thủ công tại hiện trường.
TIÊU CHUẨN HÓA
Phát triển cấu kiện và module có quy luật để tăng khả năng tái sử dụng tri thức thiết kế và sản xuất.
TỐC ĐỘ
Chuyển từ chuỗi thi công tuần tự nhiều công tác ướt sang tổ chức sản xuất và lắp dựng.
KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG
Tạo điều kiện kiểm soát cấu kiện trong quá trình chế tạo trước khi đưa vào công trình.
TỐI ƯU TRỌNG LƯỢNG
Phát triển các giải pháp kết cấu và sàn nhẹ nhằm tạo điều kiện giảm tải trọng bản thân công trình.
TỐI ƯU TOÀN HỆ
Kết nối kiến trúc – kết cấu – sản xuất – thi công – nền móng thành một bài toán tổng thể.
12. NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ MỞ
DHH định hướng kết cấu lắp ghép dân dụng không phải là một sản phẩm cố định, mà là một hệ công nghệ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển.
Các hướng nghiên cứu có thể bao gồm:
- Cấu kiện cột.
- Cấu kiện dầm.
- Sàn nhẹ.
- Hệ liên kết.
- Module kết cấu.
- Phương pháp sản xuất.
- Thiết bị và phương pháp lắp dựng.
- Vật liệu mới.
- Tối ưu hóa kết cấu.
- Số hóa thiết kế và sản xuất.
Những giải pháp mới chỉ được đưa vào ứng dụng khi có đủ cơ sở thiết kế, kiểm chứng và hồ sơ kỹ thuật phù hợp.
TỪ CẤU KIỆN ĐẾN HỆ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG
Mục tiêu dài hạn của DHH không chỉ là sản xuất cột, dầm hay sàn đúc sẵn.
DHH hướng tới phát triển một hệ sinh thái trong đó:
Công nghệ nền móng + Kết cấu lắp ghép + Vật liệu mới + Sản xuất công nghiệp + Thiết kế số + Lắp dựng + Sở hữu trí tuệ
được kết nối thành một chuỗi công nghệ.
Qua đó, DHH hướng tới góp phần chuyển đổi phương thức xây dựng từ thi công thủ công tại công trường sang thiết kế – sản xuất – lắp dựng theo phương thức công nghiệp.