Sàn không dầm giúp dự án cao tầng phát huy hiệu quả ở ba điểm: chiều cao kết cấu mỗi tầng thấp hơn, đường ống và máng cáp đi ngang không phải luồn lách né dầm, và đáy cốp pha phẳng giúp các tầng điển hình thi công đều nhịp.
Đổi lại, bản sàn dày hơn, vùng quanh đầu cột chịu ứng suất cắt tập trung và vị trí lỗ mở kỹ thuật phải chốt rất sớm. Những lợi ích này chỉ thành hiện thực khi ba bộ môn cùng phối hợp tính toán từ bước thiết kế cơ sở.
Sàn không dầm tối ưu cho dự án cao tầng ở ba điểm: chiều cao kết cấu mỗi tầng giảm, hệ cơ điện đi ngang dưới đáy sàn mà không phải né dầm, và cốp pha phẳng giúp tầng điển hình thi công theo chu kỳ đều đặn.
Phương án này không đồng nghĩa với việc dùng ít bê tông hơn. Về mặt cấu tạo, sàn không dầm là bản sàn bê tông cốt thép tựa trực tiếp lên đầu cột, tải trọng truyền thẳng xuống cột thay vì qua hệ dầm, giúp mặt đáy sàn phẳng suốt giữa các nhịp cột.
Ở nhà thấp tầng, khác biệt đó chủ yếu mang ý nghĩa thẩm mỹ. Lên nhà cao tầng, câu chuyện đổi hẳn thành bài toán kinh tế kỹ thuật, bởi mọi ưu điểm lẫn sai sót ở một tầng điển hình đều được nhân lên theo số tầng lặp lại.
Điều hay bị hiểu nhầm nằm ở chữ tối ưu. Bản sàn phẳng thường dày hơn bản sàn nằm giữa các dầm, nên phần lợi không nằm ở vật liệu.
Nó nằm ở chỗ chiều dày sàn phẳng mỏng hơn tổng chiều cao dầm cộng sàn, giúp mỗi tầng thấp hơn một khoảng, và khoảng chênh ấy lặp lại qua hàng chục tầng.
Tiến độ thi công cũng hưởng lợi từ mặt đáy phẳng của sàn không dầm: không còn cốp pha dầm phải cắt ghép, ván khuôn trải phẳng và việc đan cốt thép nhanh hơn, giúp mỗi tầng điển hình lặp lại theo cùng một trình tự nhịp nhàng.
Vì thế, thước đo chuẩn xác khi đánh giá đề xuất sàn không dầm phải là chiều cao tầng, không gian trần cho hệ cơ điện và chu kỳ luân chuyển cốp pha, chứ không phải số mét khối bê tông.
Trong ba yếu tố này, khác biệt thực chiến lớn nhất với dự án cao tầng nằm ở cách mặt sàn phẳng tháo gỡ điểm nghẽn giữa chiều cao thông thủy và mạng lưới cơ điện.
Bỏ dầm giúp gỡ rối bài toán thông thủy vì phần lớn xung đột giữa kết cấu và cơ điện nằm đúng ở vị trí dầm. Khi đáy sàn phẳng, ống gió, máng cáp và ống chữa cháy có thể đi thẳng trong khoang trần, không còn phải hạ cao độ hay đục xuyên để vượt từng đoạn dầm.
Kinh nghiệm của đội ngũ Song Anh cho thấy xung đột với cơ điện hiếm khi đến từ cột, vì cột đi phương đứng còn đường ống chạy phương ngang.
Mỗi lần ống gió cắt ngang dầm, tuyến ống phải hạ xuống, đục xuyên dầm có gia cường hoặc đổi hướng, cách nào cũng tốn thêm chiều cao trần hoặc chi tiết.
Hệ quả dễ thấy nhất là sự cố hụt thông thủy, vốn là kết quả cộng dồn của kết cấu, lớp hoàn thiện, khoang trần và hệ cơ điện.
Theo các kỹ sư kết cấu của Song Anh, dữ liệu cần chốt sớm nhất là cao độ thông thủy trần kiến trúc cùng kích thước hệ cơ điện, vì chỉ cần lệch một cao độ hay tiết diện ống cũng có thể khiến thông thủy thực tế không đạt chuẩn.
Để hiểu rõ cơ chế sai số này, chủ đầu tư có thể đọc thêm những phân tích chi tiết trong bài viết: thông thủy trong nhà cao tầng.
Với sàn không dầm, khoảng trần kỹ thuật chủ yếu tính theo kích thước tuyến ống lớn nhất và các điểm giao cắt, không phải cộng thêm chiều cao dầm.
Phần chiều cao dôi ra có thể trả lại cho thông thủy căn hộ, hoặc cộng dồn qua các tầng để giữ tổng chiều cao công trình nằm trong giới hạn quy hoạch.
Tuy vậy, lợi thế này không đến miễn phí: cái giá của nó nằm ở những chi tiết kỹ thuật ít ai để ý khi chỉ nhìn bản vẽ phối cảnh.
Khi chọn sàn không dầm, chủ đầu tư phải đánh đổi ba yếu tố: bản sàn dày và nặng hơn, vùng quanh đầu cột phải chịu lực cắt tập trung rất lớn, còn khung sàn cột kém cứng trước tải ngang nên cụm lõi thang và vách cứng phải gánh phần lớn độ ổn định của tòa nhà.
Điểm thứ ba ảnh hưởng trực tiếp tới mặt bằng kiến trúc. Hệ dầm cột thông thường tự tạo thành khung chịu một phần tải gió và động đất; bỏ dầm đi, độ ổn định ngang của nhà cao tầng thường được giao cho lõi và vách.
Vị trí cùng kích thước lõi vì thế cần phải chốt dứt khoát trước khi tính tới chiều dày bản sàn.
Chủ đầu tư và ban quản lý dự án có thể đối chiếu giữa sàn có dầm và sàn không dầm qua 4 tiêu chí chi phối chi phí cùng rủi ro phối hợp trong bảng dưới đây:
| Tiêu chí | Sàn có dầm | Sàn không dầm |
|---|---|---|
| 1. Chiều cao kết cấu mỗi tầng | Bằng chiều cao dầm cộng lớp sàn | Bằng chiều dày bản sàn, thấp hơn |
| 2. Tuyến cơ điện đi ngang | Phải né hoặc xuyên dầm | Đi thẳng dưới đáy sàn phẳng |
| 3. Lỗ mở sát cột | Linh hoạt hơn, dầm đỡ mép lỗ | Bị giới hạn vì trùng vùng chịu lực cắt |
| 4. Ổn định trước tải ngang | Khung dầm cột góp một phần | Dồn chủ yếu cho lõi và vách |
2 tiêu chí đầu tiên trong bảng trên đã thể hiện lợi thế của sàn phẳng, trong khi 2 tiêu chí sau đó chính là phần phải đánh đổi.
Khả năng ổn định ngang quyết định vị trí lõi như vừa phân tích, còn việc giới hạn các lỗ mở sát cột lại dẫn thẳng tới vùng rủi ro kỹ thuật lớn nhất của kết cấu sàn phẳng: khu vực đầu cột.
Vùng đầu cột là nơi sàn không dầm dễ phát sinh rủi ro nhất vì tải trọng cả ô sàn dồn về đây. Nếu ứng suất cắt vượt khả năng chịu, cột có xu hướng đâm xuyên qua bản sàn, gọi là phá hoại chọc thủng, dạng phá hoại giòn và đột ngột nên luôn phải kiểm tra kỹ.
TCVN 5574:2018, tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép, dành riêng mục 8.1.6 cho tính toán chọc thủng.
Với chủ đầu tư, điều đáng chú ý nằm ở hệ quả phối hợp: bỏ dầm không xóa xung đột giữa kết cấu và cơ điện, mà dời nó về quanh đầu cột.
Giếng kỹ thuật (shaft), ống đứng hay lỗ xuyên sàn thường muốn nằm sát cột và lõi. Một lỗ mở đặt sai chỗ trong vùng này làm giảm khả năng chịu cắt, buộc kết cấu tăng chiều dày cục bộ, thêm mũ cột hoặc thép chống cắt.
Độ võng dài hạn ảnh hưởng trực tiếp tới lớp hoàn thiện, bởi sàn phẳng không có dầm đỡ giữa nhịp nên tiếp tục võng dần theo thời gian dưới tải thường xuyên.
Tường xây, vách kính và trần liên kết với bản sàn sẽ bị nứt hoặc lệch khe nếu độ võng vượt quá giới hạn cho phép.
Bộ môn kết cấu của Song Anh kiểm tra độ võng theo cả trạng thái ngắn hạn và dài hạn, vì rủi ro thực tế là nứt, thấm, ảnh hưởng tới thẩm mỹ và công năng.
Phần võng tăng thêm trong những năm vận hành mới là thứ khiến vách ngăn nứt chân và cửa kính kẹt ray.
Độ võng dài hạn không phải lý do để loại sàn không dầm, mà là căn cứ để yêu cầu đơn vị thiết kế trình kết quả kiểm tra võng dài hạn cùng chi tiết khe liên kết tường, vách kính ngay từ đầu.
Phương án này đơn giản là phù hợp với một số điều kiện hơn những điều kiện khác.
Sàn không dầm phù hợp với tầng điển hình có lưới cột tương đối đều, công năng lặp lại và yêu cầu trần phẳng như căn hộ, văn phòng hay khách sạn.
Ngược lại, nên cân nhắc giữ hệ dầm ở khu vực chịu tải lớn tập trung, có lỗ mở lớn sát cột, hoặc tầng chuyển hệ cột.
Lưới cột đều là điều kiện quan trọng nhất. Khi các ô sàn gần bằng nhau, nội lực phân bố đều, chiều dày sàn thống nhất và cốp pha dùng lại được qua nhiều tầng.
Khi cột lệch trục, nhịp to nhỏ xen kẽ, vài ô sàn lớn sẽ quyết định chiều dày cho cả tầng và phần lợi bị bào mòn.
Ngược lại, khối đế có sảnh đón lớn, tầng chuyển đổi hệ cột hoặc khu đặt thiết bị nặng thường vẫn cần hệ dầm.
Một dự án hoàn toàn có thể dùng giải pháp kết hợp linh hoạt: khối tháp điển hình làm sàn phẳng, còn khối đế giữ hệ dầm truyền thống, bởi đây là quyết định kỹ thuật theo từng phân vùng công năng.
Các biến thể như sàn hộp nhựa, bóng tạo rỗng hay sàn phẳng dự ứng lực nên được lựa chọn dựa trên bài toán tính toán kết cấu cho chính bước lưới cột và tải trọng thực tế của dự án, không nên bám vào con số tiết kiệm trong catalog nhà cung cấp.
Dù áp dụng biến thể nào, hiệu quả vẫn phụ thuộc vào những thông số được khóa cứng từ giai đoạn đầu.
Để sàn không dầm phát huy hiệu quả, chủ đầu tư cần chốt bốn thông số ngay ở thiết kế cơ sở: lưới cột đồng bộ với kiến trúc, vị trí hộp kỹ thuật cùng với lỗ mở quanh cột, cao độ trần cùng kích thước cơ điện và thước đo chi phí tổng thay cho khối lượng bê tông.
Lưới cột đứng ở vị trí đầu tiên vì nó quyết định chiều dày bản sàn, số lượng mũ cột và khả năng tái sử dụng cốp pha. Thống nhất lưới cột sớm giúp mặt bằng căn hộ được chia theo bước nhịp kinh tế cho sàn, thay vì để kỹ sư kết cấu phải chạy theo một mặt bằng kiến trúc đã khóa cứng.
Vị trí các lỗ mở lại là hạng mục hay bị các bên chốt muộn nhất. Đội ngũ Song Anh khuyến nghị danh mục lỗ mở, ống chờ (sleeve) và giếng kỹ thuật phải được chốt ngay trong thiết kế cơ sở, vì sau khi hồ sơ được duyệt thì rất khó thay đổi mà không kéo theo việc tính lại kết cấu.
Cao độ trần và kích thước mạng lưới cơ điện là giá trị mà chủ đầu tư hướng tới khi chọn sàn không dầm.
Nếu bộ môn cơ điện chưa định tuyến xong, phần chiều cao dôi ra rất dễ bị lấp kín bởi một khoảng trần kỹ thuật dự phòng quá tay theo thói quen "cho chắc".
Yếu tố cuối cùng ít được nhắc tới hơn là cách đo hiệu quả. Chi phí tổng của sàn phẳng gồm chiều cao toàn công trình, thông thủy căn hộ, số lần dùng lại cốp pha, chu kỳ một tầng và phần thép chống cắt hay mũ cột phát sinh.
Đội ngũ dự toán của Song Anh luôn thực hiện Value Engineering (tối ưu chi phí theo giá trị) song song với thiết kế, đánh giá giải pháp kết cấu cùng lúc với vật liệu, cơ điện và hoàn thiện.
Lý do rất rõ ràng: thay đổi ở giai đoạn thiết kế rẻ hơn nhiều so với khi đã thi công. Bốn quyết định này chỉ khớp nhau khi các bộ môn cùng làm việc trên một bộ dữ liệu chung.
Tổng thầu thiết kế Song Anh kiểm tra phương án sàn không dầm như bài toán của ba bộ môn: kiến trúc giữ lưới cột và cao độ trần, cơ điện kiểm soát tuyến ống và vị trí lỗ mở, còn kết cấu kiểm chọc thủng cùng độ võng bằng file tính độc lập theo tiêu chuẩn hiện hành.
Mô hình phân tích cho ra nội lực, nhưng đội ngũ Song Anh không dùng kết quả thiết kế tự động làm quyết định cuối. Vùng đầu cột được kiểm lại bằng bảng tính độc lập theo tiêu chuẩn bê tông cốt thép hiện hành.
Khi độ võng chưa đạt, hướng xử lý được trao đổi cùng kiến trúc, điều chỉnh bố trí cột để giảm nhịp tính toán mà vẫn giữ trọn thẩm mỹ và công năng.
Cách tiếp cận tối ưu này không đóng khung riêng cho một loại kết cấu sàn. Tại khu phức hợp thương mại và căn hộ D-Homme (quy mô 2 hầm, 30 tầng nổi tại TP.HCM), Song Anh đảm nhận vai trò thiết kế tối ưu hóa kết cấu bản vẽ thi công phần thân theo đúng tinh thần đó.
Mục tiêu của tối ưu luôn là bảo đảm kết cấu an toàn, biện pháp thi công khả thi và ăn khớp với các bộ môn khác, chứ không phải việc cắt bớt vật liệu bằng mọi giá.
Nếu dự án đang cân nhắc lựa chọn phương án sàn cho tầng điển hình, quý chủ đầu tư có thể cùng đội ngũ Song Anh rà soát lại lưới cột, vị trí lỗ mở và cao độ trần qua chuyên mục tư vấn tối ưu hóa thiết kế.
Giải quyết bài toán này khi bản vẽ còn ở bước thiết kế cơ sở sẽ nhẹ nhàng hơn rất nhiều so với lúc những sai số đó đã nhân lên qua từng tầng thi công.
——————————————
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG SONG ANH (SA)
Toà nhà Park IX - số 08 Phan Đình Giót, Phường Tân Sơn Hoà, TP.HCM
Hotline: 0969 865 728
Email: tnc@sa-corp.vn
