Vai trò của móng hình thang trong công trình xanh? 

Bạn nghe thấy công trình xanh và tâm trí sẽ nghĩ ngay đến các tấm pin mặt trời, thép tái chế hoặc sơn có hàm lượng VOC thấp. Hiếm khi cuộc trò chuyện bắt đầu từ nền tảng, đặc biệt với những điều có vẻ thô sơ như chân hình thang. Đó là quan niệm sai lầm đầu tiên. Trong thực tế, việc lựa chọn loại móng không chỉ liên quan đến khả năng chịu lực; đó là quyết định quan trọng đầu tiên về vật liệu và năng lượng tại chỗ, thiết lập nên âm hưởng cho toàn bộ dấu chân tài nguyên của dự án. Tôi đã thấy quá nhiều thông số kỹ thuật mặc định cho một móng trải rộng hình chữ nhật lớn vì nó là tiêu chuẩn, đổ thêm hàng trăm thước khối bê tông mà không ai thắc mắc. Hình thang, khi được áp dụng một cách thận trọng, sẽ loại bỏ sự lãng phí đó - theo nghĩa đen và nghĩa bóng.

Hơn cả một hình dạng: Hình học của hiệu quả

Nguyên tắc rất đơn giản: mặt cắt hình thang phản ánh tốt hơn sự lan truyền tự nhiên của tải trọng từ cột hoặc tường xuống đất. Một khối hình chữ nhật có rất nhiều bê tông chết ở các góc và hoạt động không hiệu quả. Bằng cách nghiêng các bên, bạn giảm đáng kể khối lượng bê tông cần thiết cho cùng khả năng chịu tải. Chúng ta đang nói đến lượng bê tông ít hơn từ 15% đến 30%, tùy thuộc vào áp lực chịu lực của đất và tải trọng của cột. Điều đó không tầm thường. Mỗi mét khối bê tông không đổ là khoảng 400 kg CO2 không được thải ra từ quá trình sản xuất xi măng, cộng với tất cả lượng nước, năng lượng khai thác tổng hợp và vận chuyển được tiết kiệm.

Nhưng nó không phải là một viên đạn ma thuật. Hiệu quả phụ thuộc vào các báo cáo đất chính xác. Nếu bạn xác định sai áp suất ổ trục cho phép thì toàn bộ quá trình tối ưu hóa sẽ phản tác dụng. Tôi nhớ lại một dự án nhà kho nơi chúng tôi thiết kế một hệ thống móng dốc, gọn gàng dựa trên các thử nghiệm sơ bộ. Sau đó, việc thăm dò chi tiết hơn đã tiết lộ một cái túi mềm. Chúng tôi phải quay trở lại một phần đệm rộng hơn, phẳng hơn trong phần đó, điều này giống như một bước lùi. Đó là một bài học: thiết kế xanh nhất là thiết kế có khả năng phục hồi và dựa trên dữ liệu chắc chắn, đã được xác minh chứ không chỉ đơn thuần là lý thuyết.

Công việc tạo hình cho hình thang phức tạp hơn một chút so với móng có cạnh thẳng. Nó đòi hỏi thợ mộc có tay nghề cao hoặc hệ thống cốp pha chuyên dụng. Đôi khi, chi phí nhân công và vật liệu ván khuôn có thể bù đắp cho khoản tiết kiệm bê tông, đặc biệt là ở các dự án quy mô nhỏ. Đó là sự đánh đổi thực tế. Bạn phải tính toán các con số cho toàn bộ tác động của vòng đời chứ không chỉ về hóa đơn nguyên vật liệu. Trên những nền móng lớn hơn, lặp đi lặp lại, chẳng hạn như lưới cột trong tòa nhà thương mại, ván khuôn có thể được tái sử dụng một cách rộng rãi, khiến hình thang rõ ràng là người chiến thắng.

Sự phối hợp nguyên liệu và thực tế chuỗi cung ứng

Giảm khối lượng bê tông còn có tác dụng khác: nó làm giảm nhu cầu gia cố. Khối lượng bê tông nhỏ hơn có nghĩa là ứng suất bên trong thấp hơn và thường cho phép bố trí cốt thép đơn giản hơn. Đây là lúc cần tìm nguồn cung ứng. Sử dụng cốt thép có độ bền cao, được sản xuất tốt có thể tối ưu hóa hơn nữa thiết kế. Ví dụ, một nhà cung cấp như Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai. (https://www.zitaifasteners.com), có trụ sở tại cơ sở sản xuất các bộ phận tiêu chuẩn chính của Trung Quốc, cung cấp chất lượng ổn định của ốc vít và các bộ phận liên quan để đảm bảo lồng cốt thép giữ được hình dạng thiết kế trong quá trình đổ bê tông. Độ tin cậy đó rất quan trọng khi làm việc với các dạng hình học cốp pha phức tạp hơn.

Giao thông vận tải là một phần rất lớn và thường bị bỏ qua trong lượng khí thải carbon của tổ chức. Vị trí của nhà cung cấp nguyên liệu của bạn rất quan trọng. Sự gần gũi của Handan Zitai với các mạng lưới đường bộ và đường sắt lớn (như Đường sắt Bắc Kinh-Quảng Châu và Quốc lộ 107) không chỉ là một điểm bán hàng; nó chuyển thành năng lượng tiêu hao thấp hơn cho bu lông và phụ kiện có thể được sử dụng trong hệ thống ván khuôn hoặc neo. Khi bạn đang cố gắng thu nhỏ cấu hình vật liệu tổng thể của nền móng, mọi mắt xích trong chuỗi cung ứng đều có giá trị. Tìm nguồn cung ứng từ một trung tâm sản xuất với lợi thế về hậu cần sẽ hỗ trợ mục tiêu hiệu quả rộng hơn.

Tuy nhiên, có một sự thận trọng. Tìm nguồn cung ứng xanh không chỉ là khoảng cách. Đó là về thực tiễn sản xuất ở thượng nguồn. Nhà máy thép có sử dụng lò hồ quang điện với phế liệu tái chế không? Đó là câu hỏi mà chúng tôi bắt đầu hỏi nhiều hơn, đẩy mục đích xanh trở lại nguyên liệu thô. Chân hình thang được làm bằng cốt thép nguyên chất, đốt than vẫn có dấu chân nặng nề, ngay cả khi sử dụng ít bê tông hơn.

Các sắc thái tại chỗ và quản lý nước

Hãy đi vào bụi bẩn. Móng hình thang, với các cạnh dốc, có thể tương tác khác nhau với mực nước ngầm và đất. Trong quá trình đào, mặt cắt nghiêng đôi khi có thể ổn định hơn ở một số loại đất nhất định so với hố có mặt thẳng đứng, làm giảm nhu cầu chống đỡ. Nhưng trong điều kiện rất ẩm ướt, diện tích bề mặt lớn hơn của dạng dốc có thể dễ bị xói mòn hoặc hư hại do nước bề mặt trước khi đổ. Bạn cần quản lý địa điểm tốt—đặt bê tông nạc hoặc thảm bảo vệ nhanh chóng.

Tôi đã từng làm việc trong một dự án gần mực nước ngầm cao. Thiết kế hình thang, nhờ nông hơn trên cùng một khu vực chịu lực (hoặc có đế rộng hơn để ổn định), thực sự đã giúp chúng tôi giữ tấm móng phía trên mực nước ngầm ở một số khu vực, tránh được quá trình khử nước sâu tốn kém và tốn nhiều năng lượng. Đó là một chiến thắng bất ngờ. Nó biến sự lựa chọn về cấu trúc thành một lợi thế về thủy văn.

Ngược lại, việc hoàn thiện bề mặt dốc sẽ phức tạp hơn. Nếu bạn đang hướng tới một nền móng có thể lộ ra một phần để tạo hiệu ứng kiến ​​trúc (trong một số thiết kế xanh hiện đại), thì việc có được một bề mặt bê tông mịn, nhẵn trên một sườn dốc đòi hỏi phải có kỹ thuật đổ và ván khuôn tuyệt vời. Một công việc thất bại ở đây đồng nghĩa với việc phải sửa chữa nhiều hơn, nhiều vật liệu hơn để vá lỗi - làm mất đi khoản tiết kiệm ban đầu. Nó đòi hỏi một tiêu chuẩn thủ công cao hơn.

Quan điểm vòng đời và sự giải cấu trúc

Xây dựng xanh đang tiến xa hơn chỉ là hiệu quả của giai đoạn xây dựng. Chúng ta bắt đầu nghĩ về sự kết thúc của cuộc đời. Thành thật mà nói, móng hình thang cũng có độ bền lâu dài như bất kỳ nền bê tông nào khác. Nó không được thiết kế để loại bỏ dễ dàng. Tuy nhiên, hiệu quả vật liệu của nó có nghĩa là sẽ có ít bê tông hơn để xử lý nếu một ngày nào đó cấu trúc bị phá bỏ và địa điểm được khắc phục. Khối lượng cần đập nhỏ hơn, vận chuyển ít gạch vụn hơn và có thể có khối lượng lớn hơn để san lấp sạch.

Điều này kết nối với việc thiết kế để có khả năng thích ứng. Nền móng nhẹ hơn, được tối ưu hóa có thể cho phép mở rộng theo chiều dọc trong tương lai mà ít lo ngại về tình trạng quá tải của móng ban đầu. Chúng tôi đã thiết kế một trung tâm cộng đồng với ý tưởng này. Các miếng đệm hình thang có kích thước phù hợp với tầng lửng trong tương lai. Khách hàng đã tiết kiệm được lượng bê tông ban đầu và tòa nhà có lộ trình phát triển mà không cần phải gia cố nền móng xâm lấn sau này. Đó là một chiến lược xanh lâu dài.

Nhưng hãy thành thực đi: hầu hết các nền móng đều bị chôn vùi và lãng quên. Lợi ích thực sự của vòng đời nằm ở việc tiết kiệm tài nguyên ngay từ đầu. Vai trò của hình thang chủ yếu là làm giảm lượng carbon tích tụ ban đầu và sự gián đoạn sinh thái từ việc khai thác nguyên liệu. Chứng chỉ xanh của nó gần như được cấp hoàn toàn trong vài tuần đầu tiên của dự án, được khóa trong suốt vòng đời của tòa nhà.

Ngoài lý tưởng: Khi nó không hoạt động

Sẽ là vô trách nhiệm nếu coi đây là một giải pháp phổ quát. Đối với các kết cấu chịu tải nhẹ (nhà nhỏ, nhà kho), mức tiết kiệm vật liệu tuyệt đối là tối thiểu và độ phức tạp của ván khuôn tăng thêm là không đáng. Áp dụng quy luật lợi tức giảm dần. Ngoài ra, trong các vùng địa chấn, ưu tiên thiết kế chuyển mạnh sang độ dẻo và khả năng tiêu tán năng lượng. Hình dạng móng trở nên phụ thuộc vào các yêu cầu của dầm giằng chịu động đất và tường cắt. Một hình thang có thể vẫn vừa, nhưng đó không phải là vấn đề cần quan tâm.

Tôi đã tham gia vào một dự án cải tiến mà chúng tôi cần củng cố cấu trúc hiện có. Cố gắng tạo thành các hình thang trong các tầng hầm chật hẹp hiện có là một cơn ác mộng. Chúng tôi sử dụng miếng đệm hình chữ nhật để đơn giản và nhanh chóng. Tùy chọn xanh nhất đôi khi là tùy chọn giảm thiểu sự gián đoạn tại công trường và thời gian xây dựng, giảm tổng năng lượng và chi phí xã hội của công trình. Giáo điều không có chỗ trên một trang web trực tiếp.

Vì vậy, bản án là gì? các chân hình thang là một công cụ mạnh mẽ nhưng chưa được tận dụng đúng mức trong bộ công cụ xây dựng xanh. Vai trò của nó không hào nhoáng nhưng về cơ bản nó mang tính chất vật chất. Nó buộc phải có sự tham gia chu đáo hơn với yếu tố xây dựng đầu tiên mà chúng tôi đặt vào. Nó yêu cầu chúng ta đặt câu hỏi về mặc định, đánh giá độ chính xác về mặt kỹ thuật và xem xét chuỗi cung ứng hỗ trợ nó. Nó sẽ không giải quyết được mọi thứ, nhưng trong bối cảnh phù hợp—với đất tốt, quy hoạch ván khuôn thông minh và cái nhìn toàn diện về nguồn cung ứng vật liệu—đó là một bước đơn giản để xây dựng nhiều hơn với ít nguồn lực hơn. Và cốt lõi của nó chính là nội dung của công trình xanh.