Tính Toán Lực Chịu Đỡ Hệ Thống Ván Khuôn Cầu Thang

Trong thi công xây dựng, hệ thống ván khuôn cầu thang đóng vai trò quan trọng để đảm bảo kết cấu bê tông được định hình chính xác. Việc tính toán lực chịu đỡ của hệ thống này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng công trình mà còn liên quan trực tiếp đến an toàn lao động. Bài viết phân tích nguyên tắc và phương pháp tính toán tải trọng cho hệ thống ván khuôn cầu thang dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Thành Phần Chính Của Hệ Thống
Hệ thống ván khuôn cầu thang bao gồm ba bộ phận chính: khung đỡ dọc, thanh giằng ngang và giá đỡ phụ. Khung đỡ dọc thường làm từ thép ống hoặc gỗ có khả năng chịu lực dọc trục, trong khi thanh giằng ngang đảm nhiệm phân bố tải trọng đều trên mặt phẳng. Giá đỡ phụ được lắp đặt tại các vị trí tiếp giáp giữa bậc thang và sàn để giảm ứng suất cục bộ.

Nguyên Tắc Tính Toán Tải Trọng
Tải trọng tác động lên ván khuôn được chia thành hai loại: tải trọng tĩnh và tải trọng động. Tải trọng tĩnh bao gồm trọng lượng bê tông, cốt thép và bản thân hệ thống ván khuôn. Theo tiêu chuẩn TCVN 4453:1995, giá trị này thường dao động từ 2.500–3.000 kg/m³ tùy vào độ đặc của bê tông. Tải trọng động phát sinh từ quá trình đổ bê tông và rung lèn, thường được quy đổi thành hệ số an toàn từ 1.2–1.5 lần tải tĩnh.

Phương Pháp Kiểm Tra Ổn Định
Để đảm bảo hệ thống không bị biến dạng dưới tác động của tải trọng, cần thực hiện ba bước kiểm tra:

1. Tính toán độ võng cho phép: Sử dụng công thức f = (5 × q × L⁴)/(384 × E × I) để xác định độ võng tối đa, trong đó q là tải trọng phân bố, L là nhịp giữa hai giá đỡ, E là mô đun đàn hồi của vật liệu, I là mô men quán tính.
2. Kiểm tra khả năng chịu nén của cột chống: Áp dụng công thức Euler cho cột chống dài _Pcr = (π² × E × I)/(K × L)², với K là hệ số liên kết hai đầu cột.
3. Đánh giá độ ổn định tổng thể: Phần mềm SAP2000 hoặc ETABS được dùng để mô phỏng phân bố lực và phát hiện điểm yếu trong kết cấu.

Lưu Ý Khi Thiết Kế

• Độ dốc của cầu thang ảnh hưởng trực tiếp đến cách bố trí giá đỡ. Với góc nghiêng >30°, cần tăng mật độ giá đỡ phụ lên 20–30%.
• Vật liệu gỗ cần được xử lý chống mối mọt và có độ ẩm dưới 15% để duy trì khả năng chịu lực.
• Trường hợp sử dụng ván khuôn kim loại, cần tính toán thêm hệ số giãn nở nhiệt khi thi công ngoài trời.

Ví Dụ Thực Tế
Tại công trình cao ốc 15 tầng ở Hà Nội, hệ thống ván khuôn cầu thang sử dụng thép ống D48 dày 3.5mm. Tải trọng thiết kế là 4.8 tấn/m², khoảng cách giữa các cột chống được tính toán là 1.2m theo phương ngang và 0.8m theo phương dọc. Kết quả thử nghiệm tải với cát ướt cho thấy độ lún tổng không vượt quá 2mm, đạt yêu cầu kỹ thuật.

, việc tính toán lực chịu đỡ cho ván khuôn cầu thang đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết cơ học kết cấu và kinh nghiệm thực tiễn. Các kỹ sư cần cập nhật tiêu chuẩn mới nhất đồng thời kiểm chứng kết quả qua mô phỏng 3D để tối ưu hóa thiết kế.