Kết cấu sàn Speedy deck - đột phá mới trong xây dựng

Thi công bằng tấm sàn Speedy deck tại nhà 109 Trường Chinh, Hà Nội. Ảnh do nhóm nghiên cứu cung cấp

Tưởng tượng cũng với móng cũ, nhưng tòa nhà cao nhất khu chung cư Trung Hòa Nhân Chính (Hà Nội) sẽ chịu được 50 tầng, chứ không phải 34 tầng như hiện nay, nhờ loại kết cấu sàn Speedy deck nhẹ hơn nhiều, và khả năng thi công nhanh gấp hàng chục lần.

Đây là sản phẩm mới nhất của nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Kết cấu thép, khoa Xây dựng, Đại học Xây dựng Hà Nội, lần đầu tiên có mặt tại Việt Nam và cũng là rất mới trên thế giới.

Speedy deck thực chất là tấm khung sàn nhà được chế tạo tự động trong xưởng. Khi thi công, người ta chỉ việc ghép các tấm nhỏ với nhau tạo thành mặt phẳng lớn và đổ bê tông lên trên, không cần dùng đến cốt pha, gỗ chống như trong cách đổ mái truyền thống.

"Theo cách đổ mái truyền thống, trọng lượng sàn rất nặng vì lượng bê tông quá dầy, vừa tốn tiền của, vừa mất nhiều cột, ván gỗ để chống đỡ, gây ảnh hưởng đến môi trường, thời gian thi công lại rất lâu", Thạc sĩ Đỗ Đức Thắng, trưởng nhóm nghiên cứu nhận xét.

Cách làm thủ công này không thể thích hợp trong việc xây dựng các khu đô thị mới với nhiều nhà cao tầng. "Việc xây dựng các khu đô thị hàng loạt đòi hỏi phải công nghiệp hóa các khâu để tăng năng suất lao động, ổn định chất lượng, và tăng tốc độ thi công, Speedy deck ra đời nhằm đến mục tiêu đó", ông Thắng nói.

Speedy deck có cấu trúc là một tấm tôn mạ kẽm tạo sóng, được hàn bên trên với một dầm rỗng bằng thép tròn, tiết diện hình tam giác. Một tấm rộng 60 cm, dài 4-6 mét, có 2 dầm, nặng khoảng 30-40 kg, phù hợp cho việc vận chuyển, lắp ráp. Khi thi công, người ta sẽ móc các tấm này với nhau tạo thành một bề mặt rộng, gối lên hai đầu tường nhà. Ở giữa mỗi hai dầm lại đặt một hộp nhựa rỗng tái sinh (nhằm tạo khoảng trống trong bê tông, giảm tiêu thụ bê tông, từ đó giảm khối lượng sàn). Sau cùng, bê tông được phủ bên trên toàn bộ bề mặt.

Ông Thắng cho biết tôn kẽm thường rất yếu, nhưng khi kết hợp với dầm, nó tạo ra cấu trúc rất cứng. Thử nghiệm với 500 m2 sàn đầu tiên thuộc loại này tại số nhà 109 đường Trường Chinh, Hà Nội. Viện khoa học công nghiệp Bộ Xây dựng đã kiểm định và nhận thấy, khi chất tải đến 400 kg/m2 (tức là tối đa cho nhà dân dụng) độ võng của chiều dài nhịp 4 mét chỉ là 1/11.000. So sánh với cầu đường sắt, tiêu chuẩn ngặt nghèo nhất cũng chỉ là độ võng 1/1.000 của chiều dài nhịp. Tức là Speedy deck vượt tiêu chuẩn khắt khe nhất 11 lần.

Một ưu điểm khác của sản phẩm là khả năng thi công rất nhanh. Ông Thắng cho biết dây chuyền thiết bị của nhóm nghiên cứu có thể sản xuất ra 1.000 m2 Speedy deck mỗi ca (bằng diện tích một tầng nhà trung bình), và một ngày có thể sản xuất đủ để phục vụ cho 3 tầng nhà. Trong khi với kiểu đổ mái truyền thống, phải mất 15 ngày mới hoàn tất được 1 tầng như vậy.

Sau cùng, nhờ kết cấu rỗng, Speedy deck làm giảm 20-30% trọng lượng bê tông. Nhờ vậy, với cùng một cấu trúc móng, cứ 2 tầng nhà xây theo cách truyền thống thì tương đương với sức nặng của 3 tầng nhà xây bằng Speedy deck. Mặt khác, do không cần dùng gỗ kê chèn và tốn nhân công đổ mái, mỗi mét vuông kiểu sàn mới rẻ hơn khoảng 300.000 đồng /m2 so với cách thông thường.

Tuy nhiên, một nhược điểm là với cấu trúc như hiện nay, sàn Speedy deck chỉ chịu lực được theo 1 phương. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu đang cải tiến để nó có thể làm việc được theo 2 phương, và thay thế lớp tôn lót bằng bê tông. Cả hai loại kết cấu đang được đăng ký bằng độc quyền sáng chế.

Đến nay, đã có những chủ đầu tư lớn xem xét để ứng dụng sản phẩm này. Chẳng hạn công ty M&C (TP HCM) dự kiến ứng dụng cho chương trình nhà ở cho người thu nhập thấp. Một số công ty ở Đài Loan và Hàn Quốc đề nghị mang công nghệ Speedy deck ra nước ngoài. Cũng theo ông Thắng, hiện nay mới chỉ hai nước khác có công nghệ tương tự, Hàn Quốc vượt trội hơn ta chút ít, còn Trung Quốc thì kém xa. Tuy nhiên, dây chuyền sản xuất Speedy deck do các nhà nghiên cứu Việt Nam thiết kế, chế tạo chỉ có giá bằng 20% dây chuyền tương tự của nước ngoài.

"Đây thực sự là một bước tiến quan trọng trong ngành xây dựng Việt Nam. Chúng tôi mong Nhà nước có chính sách bảo hộ cần thiết để các nhà nghiên cứu có cơ hội cống hiến hơn nữa và được hưởng thụ thành quả lao động của mình", ông Thắng nói.

Speedy deck là sự tiếp nối trong loạt công nghệ ứng dụng kết cấu không gian vào xây dựng, do nhóm của ông Thắng nghiên cứu, chế tạo. Trước đó là loại kết cấu mái nhà cho các công trình công cộng như Nhà biểu diễn xiếc cá heo ở Tuần Châu (Hạ long), sân Thiên Trường (Nam Định), Nhà thi đấu Quần Ngựa (Hà Nội)..., và kết cấu mái cho nhà công nghiệp.