Bài giảng Tổ chức thi công - Chương I: Khái niệm chung về công nghệ lắp ghép - Cao Tuấn Anh

LOGO Website: www.bmthicong.com.vn Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn Anh CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP §1. NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP 1. Khái niệm kỹ thuật, công nghệ và dây chuyền công nghệ a. Kỹ thuật - Kỹ thuật là cách lao động tốt nhất để đạt được hiệu quả như mong muốn hoặc tốt hơn. - Kỹ thuật xây dựng là cách lao động để đạt được các mục tiêu: o Thời gian: ngắn nhất; o Chất lượng: tốt nhất; o Số lượng: nhiều nhất; o Giá thành: thấp nhất; o Đảm bảo ATLĐ và thân thiện với môi trường. - Hệ thống kỹ thuật thi công bao gồm: Con người + Thiết bị, công cụ + Vật liệu  sản phẩm xây dựng đơn chiếc, thành phần công việc (sản phẩm chưa hoàn chỉnh). b. Công nghệ - Công nghệ là một tập hợp các kỹ thuật theo một trình tự nhất định và tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh. Theo quan điểm xây dựng: sản phẩm hoàn chỉnh là san phẩm có thể thanh toán được, có thể bán được. - Công nghệ = ∑ kỹ thuật (theo một trình tự) sản phẩm hoàn chỉnh. Trang 01 c. Dây chuyền công nghệ - Dây chuyển công nghệ là tập hợp các công nghệ thành phần theo một qui trình - Dây chuyền công nghệ = ∑ công nghệ (theo một qui trình) sản phẩm hoàn chỉnh - Công nghệ = Vật liệu + Thiết bị + Qui trình. 2. Nội dung cơ bản của môn học: Công nghệ lắp ghép - Nghiên cứu kỹ thuật, công nghệ và dây chuyền công nghệ lắp ghép xây dựng a. Khái niệm lắp ghép - Hệ thống lắp ghép xây dựng (LGXD) được mô tả trong mối quan hệ sau: HỆ THỐNG LGXD THIẾT BỊ: máy móc, dụng cụ, công cụ VẬT LIỆU: Cấu kiện, linh kiện, liên kết CON NGƯỜI: trình độ KHKT, TCQL Phát triển trong sự tương hỗ của hệ thống Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 02 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP 3. Lịch sử phát triển công nghệ lắp ghép 3.1. Trên thế giới - Lịch sử phát triển và những thành tựu đạt được trong lĩnh vực lắp ghép của các nước phát triển gắn liền với: o Sự tiến bộ của công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng để chế tạo ra các kết cấu lắp ghép nhà và công trình; o Sự hoàn thiện trong thiết kế cấu kiện, thiết kế lắp ghép công trình; o Sự phát triển của ngành kiến trúc công trình theo hướng đa dạng hóa, đa năng hóa vì mục đích phục vụ con người và xã hội; o Sự pháp triển mạnh của ngành sản xuất thiết bị lắp ghép và các ngành khác có liên quan. o Lịch sử lắp ghép xây dựng ở mỗi quốc gia phát triển khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện, phong tục và chế độ xã hội của mỗi quốc gia đó. - Công trình được lắp ghép đầu tiên mang tính khoa học là dự án thành Loa của Lêônna Đờ Vanhxi thiết kế cho vua Pháp vào năm 1516. o Đầu tiên ông thiết kế một hệ nhà định hình cho toàn khu, từ hệ định hình đó ông sắp xếp thành nhiều phương án khác nhau, cho phép thay đổi không gian. Những nhà này lại được dựa trên một số kết cấu cơ bản. o Những kết cấu đó được chế tạo sẵn, khi thi công chỉ việc làm móng công trình, còn các kết cấu chỉ việc ghép các cấu kiện và liên kết chúng lại với nhau thành khối nhà. - Năm 1854 có bốn nhà được lắp ghép bằng gỗ xuất hiện trong khu triển lãm quốc tế ở Pháp. Sau đó những nhà này được chở đi Xitnây (Ôxtrâylia) lắp ghép trên quả đồi của những người thợ săn, đó là khu dân cư cổ nhất, xây dựng theo phương pháp lắp ghép. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 03 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP - Ở nước Anh: o Một trong những công trình xây dựng mang tính chất lắp ghép đầu tiên là nhà khung kính (pha lê) được xây dựng năm 1851 do ông Giôdép Paxtơn dùng làm khu trưng bày triển lãm thế giới. Năm 1854 công trình được dỡ và chuyển sang lắp ghép lại ở vị trí mới. Công trình này tồn tại đến năm 1936 và bị hủy hoại do hỏa hoạn. o Các công trình trường học phổ biến dùng khung lắp ghép bằng thép, hoặc bằng bêtông cốt thép (chiếm 90%). Tường sàn dùng vật liệu nhẹ như gỗ, chất dẻo, hoặc hợp kim lắp ghép. - Ở nước Pháp: o Là nước sớm đầu tư nghiên cứu một cách có hệ thống về các công trình lắp ghép. Năm 1948 ông Raymôngcamut đã nghiên cứu và đưa ra hệ thống lắp ghép đầu tiên được Trung tâm khoa học kỹ thuật, Phòng thí nghiệm kiểm chứng và Bộ kiến trúc cho phép áp dụng. o Năm 1950 hợp đồng đầu tiên lắp ghép nhà bốn tầng ở Havơrơ được thực hiện. Qua công trình này người ta đã rút ra được các kết quả khả quan. Những công trình tương tự ngày càng được hoàn thiện và các công trình đó cũng là biểu tượng mà Raymôngcamut đưa ra được áp dụng ở cuối thập niên 50, 60 của thế kỷ. o Việc lắp ghép nhà và các công trình ở Pháp hiện nay giữ một vai trò chủ đạo trong xây dựng, đã thực hiện theo nhiều chiều hướng khác nhau, ổn định về kết cấu và giá thành. - Ở nước Mỹ: o Năm 1936, các nhà ở lắp ghép định hình được sản xuất hàng loạt. Là nước sớm đưa vào thị trường thế giới các nhà lắp ghép được sản xuất sẵn. o Những nhà ở cao tầng thường làm bằng khung thép chịu lực, các tấm tường trong và ngoài làm bằng các tấm bêtông cốt thép hoặc bằng vật liệu nhẹ. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 04 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP - Các công trình công nghiệp lắp ghép ở Anh, Pháp và Mỹ cũng thường làm kết cấu khung nhịp lớn. - Vật liệu chế tạo các kết cấu lắp ghép thường bằng bêtông cốt thép, bằng thép, nhôm, hợp kim nhẹ, hoặc bằng chất dẻo. Những khung bằng thép, hợp kim thường được chế tạo sẵn theo bộ. - Ở Liên Xô và các nước Đông Âu cũ: o Ở nước Nga, từ thế kỷ 17 người ta đã sử dụng các hệ tời, ròng rọc để lắp ghép các cấu kiện xây dựng khi xây các nhà thờ. Khi xây dựng nhà thờ Isaac’s Kathedral ở Saint-Petersburg (1818-1858) người ta đã chế tạo hệ tời do người kéo để lắp dựng các cột đá hoa cương toàn khối cao 17 m, nặng 115 tấn, công suất lắp ghép 45 phút / cột với một kỹ thuật tuyệt vời. Khi chứng kiến quá trình lắp ghép, người thiết kế là kiến trúc sư người Pháp Monpherant đã thốt lên: “Thật kinh ngạc, hệ tời, ròng rọc và giàn giáo hoạt động không một tiếng kẽo kẹt nhỏ”. Trong 40 năm xây dựng nhà thờ, hơn 500.000 mgười tham gia. Để lắp ghép cột, người ta lắp dựng hệ tời dựa trên một giàn giáo cao 3 nhịp 22 m, lực nâng cột lên qua 16 tời gang, mỗi tời có 8 công nhân phụ trách. Cột được đưa vào một trong 3 nhịp của giàn giáo, một đầu cột được buộc chặt bởi dây cáp tàu biển, đầu dây chạy qua hệ ròng rọc và dưới sự điều khiển thống nhất, 128 công nhân quay tời nâng cọc dần lên vị trí thẳng đứng. Thời gian lắp dựng 1 cột 40 – 45 phút. Trước khi chế tạo hệ tời, theo lệnh của Nga hoàng người ta phải chế tạo thử mô hình. Mô hình hiện nay đang trưng bày tại bảo tàng trong nhà thờ. Tổng cộng có 112 cột đá hoa cương các kích thước khác nhau. o Nhà ở lắp ghép tại các thành phố chiếm 60  90%. Ở Liên Xô (cũ) từ năm 1959 đến 1968 đã xây dựng khoảng 700 triệu mét vuông nhà ở lắp ghép, chủ yếu là bêtông cốt thép. Đến các thập niên 70  80 ngày càng hoàn thiện hơn về các loại hình nhà và phương pháp lắp ghép. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 05 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP o Các công trình văn hóa như: nhà thi đấu, rạp hát thường làm bằng khung thép hoặc cột bêtông cốt thép, dàn mái bằng thép nhịp lớn, tấm mái bằng bê tông nhẹ. o Các công trình công nghiệp như nhà máy điện, nhà máy cán thép, nhà máy bêtôngthường là nhà một tầng lắp ghép có nhịp lớn. Các nhà máy dược phẩm, thực phẩm, hóa chất, thủy tinh thường làm cao tầng có nhịp, bước cột và chiều cao nhà lớn, các cấu kiện lắp ghép vuông thường làm bằng bêtông cốt thép hoặc bằng thép. 3.2. Ở Việt Nam o Ở Việt Nam, từ xa xưa ông cha ta đã biết làm các ngôi đình, ngôi chùa và nhà ở bằng gỗ. Một ngôi đình, một ngôi chùa có thể được làm do nhiều nhóm thợ khác nhau, mỗi nhóm thợ đảm nhận một bộ phận, nhưng khi ghép chúng lại thành khung chính chịu lực của nhà thì rất kín khít. Đối với một ngôi nhà năm gian bằng tre, người thợ có thể biết trước chính xác được cần có 280 chiếc con sỏ. Điều đó chứng tỏ rằng từ xưa ông cha ta đã biết môđun hóa, địa hình hóa các kết cấu của ngôi nhà chỉ dùng một chiếc thước bằng tre dài khoảng 3,50 m trên đó cho hầu hết các kích thước của nhà. o Trong năm 1940  1950, Pháp đã xây dựng ở nước ta một số các công trình công nghiệp, nhưng phần lắp ghép vẫn còn ít. o Những năm 60 một số ngôi nhà ở bán lắp ghép được mọc lên đầu tiên ở khu Kim Liên Hà Nội, khu ximăng Hải Phòng và một số nhà ở cao tầng cho công nhân tại các nhà máy và khu công nghiệp lớn. o Những năm 70 là thời kỳ xây dựng nhà ở lắp ghép của miền Bắc, với các loại nhà khung chịu lực, hoặc panen tấm lớn được mọc lên tại các thành phố, thị xã và khu công nghiệp. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 06 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP o Thập niên 80 và đầu 90 nhà ở lắp ghép kiểu khung, panel tấm lớn vẫn là phổ biến, nhưng nhà tấm lớn có phần nhiều hơn. Những khu nhà tấm lớn ở Thanh Xuân  Hà Nội, Vinh, Hải Phòng và một số khu công nghiệp mọc lên rầm rộ. Cuối thập niên 90 nhà lắp ghép nói chung ít đi. o Về các công trình công nghiệp: Cuối những năm 50 và 60 ta xây lắp một số khu công nghiệp lớn: khu gang thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Việt Trì, các nhà máy cơ khí trung quy mô, dệt 8/3, khu cao su, xà phòng, thuốc lá, nhà máy bêtông Chèm ở Hà Nội, các nhà máy ắc quy, sắt tráng men, nhà máy ximăng mở rộng, nhà máy đóng tàu, nhà máy cá hộp, nhà máy bêtông đúc sẵn, nhà máy nhựa Tiền Phong ở Hải Phòng và các nhà máy điện như: Điện Uông Bí, Điện Thái Nguyên, Điện Việt Trì, Điện Lào Cai, Điện Vinh v.v... nhà máy thủy điện Thác Bà, các nhà máy Sunppe phốt phát Lâm Thao, Apatít Lào Cai, Crôm mít Cổ Định v.v... và một số nhà máy phục vụ nông nghiệp. o Thập niên 70 và 80 xây lắp một số các công trình như: thủy điện sông Đà, nhiệt điện Phả lại, mở rộng khai thác mỏ than, mở rộng dệt Nam Định, xây mới thủy điện Trị An, khu dầu khí Vũng Tàu, các nhà máy ximăng Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, giấy Bãi Bằng v.v... o Các công trình công nghiệp nói trên lắp ghép các kết cấu xây dựng và lắp ráp các thiết bị công nghệ chiếm một vị trí quan trọng. Ngoài ra chúng ta đã xây lắp một số các công trình văn hóa như: Viện bảo tàng Hồ Chí Minh, Nhà văn hóa hữu nghị Việt Xô, Nhà thi đấu, Rạp xiếc trung ương, các chợ trong toàn quốc, các nhà văn hóa ở các tỉnh, thành phố có nhịp lớn, kết cấu lắp ghép phức tạp. Các công trình cao như cột điện vượt sông, tháp vô tuyến, tháp chuyển tiếp bằng théo cao hàng trăm mét cũng đã được lắp dựng trên đất nước từ năm 1960 đến nay. o Nói chung từ năm 1960 đến nay trên đất nước ta đã lắp ghép các công trình xây dựng như nhà ở, công nghiệp, văn hóa công cộng rất đa dạng, về loại hình, về kết cấu; các máy móc thiết bị phục vụ cho công tác lắp ghép ta cũng nhập vào rất đa dạng. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 07 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP 4. Xu hướng phát triển của công nghệ lắp ghép 4.1. Ưu nhược điểm - Ưu điểm o Độ chính xác và chất lượng kết cấu cao do được sản xuất trong nhà máy; o Năng suất cao do giảm công lao động tại hiện trường và sử dụng thiết bị thi công hiện đại o Thời gian thi công nhanh (kết cấu được chế tạo sẵn, không phải chờ tháo ván khuôn) o Có ưu thế trong thiết kế thi công công trình công nghiệp, công trình công cộng & chung cư. - Nhược điểm o Vốn đầu tư ban đầu lớn, yêu cầu cao về cơ sở hạ tầng o Khối lượng vận chuyển lớn, đòi hỏi trình độ và thiết bị vận chuyển chuyên dụng o Đòi hỏi trình độ chế tạo, thi công chuyên nghiệp và các thiết bị phục vụ thi công đặc chủng (thiết bị nâng hạ, thiết bị phụ trợ). o Đòi hỏi trình độ quản lý thi công, hệ thống đảm bảo chất lượng ở trình độ cao o Tính toàn khối kém so với thi công toàn khối, chi phí cho các mối nối, nút khung cao. Khả năng tạo dáng kiến trúc cho công trình hạn chế. 4.2. Xu hướng phát triển o Phương hướng phát triển và đặc trưng của công nghệ lắp ghép các công trình xây dựng là: định hình hóa, tiêu chuẩn hóa và công nghiệp hóa, thay thế các công việc nặng nhọc của con người bằng cơ giới hóa và tự động hóa đến mức tối đa. o Kết hợp xây dựng theo phương pháp lắp ghép với toàn khối, sử dụng các cấu kiện, mối nối mang tính công nghệ, sử dụng vật liệu xây dựng mới theo xu hướng nhẹ, sức chịu tải cao, thi công thuận tiện. Giáo trình: Tổ chức thi công Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 08 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP