Biến dạng co ngắn cột là hiện tượng phụ thuộc vào thời gian. Nó tăng dần trong một thời gian dài và đạt đến giá trị lớn nhất sau khoảng 05 năm kể từ khi xây dựng và có thể gây ảnh hưởng lớn đến công trình.

Vấn đề này đã được nghiên cứu và thực nghiệm trên thế giới từ những năm 70 của thế kỷ trước. Những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng co ngắn cột bao gồm: Biến dạng đàn hồi do cột chịu tải trọng nén: phụ thuộc vào: – Cường độ bê tông; – Thời gian chất tải; – Độ lớn của tải trọng. Co ngót bê tông: – Độ ẩm môi trường xung quanh; – Kích thước cấu kiện; – Thành phần bê tông và % cốt thép.

Biến dạng do bê tông co ngót không phụ thuộc vào tải trọng. Từ biến:

– Độ ẩm môi trường xung quanh; – Kích thước cấu kiện; – Thành phần bê tông và % cốt thép;

– Cường độ bê tông;

– Độ lớn của tải trọng;

– Thời gian chất tải. Giá trị biến dạng co ngắn cột cần được tính đến từ khi thiết kế công trình nhằm hai mục đích chính:

– Thiết kế các cấu kiện chịu lực có kể đến ảnh hưởng của co ngắn cột;

– Tính toán giá trị bù lại sự co ngắn nhằm đảm bảo dầm, sàn được đưa về vị trí nằm ngang.

Đối với dạng công trình có tính đặc thù như nhà cao tầng, một trong những công việc đầu tiên và cần thiết nhất là lựa chọn kết cấu chịu lực để thiết kế, bao gồm: thiết kế kết cấu khung chịu lực, thiết kế kết cấu ống/trụ chịu lực, thiết kế kết cấu khung vách, … Trên thực tế, việc tìm kiếm và đựa ra giải pháp kết cấu chịu lực cũng như lựa chọn vị trí lõi thang máy và lõi thang bộ sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến mặt bằng thiết kế kiến trúc của toàn bộ công trình, mà từ vấn đề này đôi khi có thể phát sinh rất nhiều xung đột và sự bất đồng giữa kiến trúc sư và kỹ sư kết cấu, do đó thường sẽ phải tốn khá nhiều thời gian để có thể đi đến một phương án thống nhất dung hòa giữa hai bộ môn.

Việc lựa chọn kết cấu hệ chịu lực hợp lý về mặt cấu tạo (phù hợp hơn cả vẫn là hệ kết cấu đối xứng cả 2 phương) sẽ đảm bảo các cấu kiện kết cấu của công trình được phân bổ nội lực đồng đều, nhờ đó tận dụng hết khả năng chịu lực của vật liệu thiết kế kết cấu với có hệ số an toàn cao không chỉ dưới tác động của các loại tải trọng cơ bản mà còn có khả năng tự phân bổ lại nội lực một cách an toàn dưới tác động của nhiều tổ hợp lực đặc biệt như động đất, gió, cháy nổ, …

Bên cạnh việc đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho toàn bộ kết cấu hệ chịu lực của công trình, đối với người kỹ sư kết cấu, vấn đề tiết kiệm chi phí thi công trong việc chọn lựa các phương án thiết kế kết cấu từ khâu chọn mác bê tông, cường độ thép, giải pháp móng hay biện pháp thi công tầng hầm cũng là một mối quan tâm cực kỳ lớn. Bởi lẽ, các giải pháp kết cấu khác nhau có thể dẫn đến sự chênh lệch về chi phí từ vài chục cho đến vài trăm tỉ đồng đối với các dự án tổ hợp nhà cao tầng.

Trong các dạng công trình xây dựng phổ biến hiện nay như biệt thự, nhà phố, nhà hàng, khách sạn, nhà xưởng, … thì khâu tư vấn thiết kế kết cấu đối với các công trình nhà cao tầng như chung cư, cao ốc, khu phức hợp, … nhìn chung khá phức tạp, đòi hỏi không chỉ kinh nghiệm, chuyên môn vững vàng mà còn cả sự chuyên nghiệp từ bộ phận tư vấn thiết kế kết cấu công trình.

Phương pháp móng cọc khoan nhồi hiện nay được áp dụng chủ yếu đối với các công trình nhà cao tầng (thường cao trên 10 tầng). Tuy nhiên, phương pháp cọc khoan nhồi lại có chi phí thi công khá tốn kém (cao hơn nhiều so với phương án cọc ép) nên chủ đầu tư, kỹ sư thiết kế kết cấu cũng như các bên liên quan thường cân nhắc hết sức kỹ lưỡng khi quyết định áp dụng giải pháp móng này. Trên thực tế, móng cọc khoan nhồi sẽ là giải pháp không thể thay thế đối với trường hợp phương án cọc ép hoặc cọc ép không thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.

Đối với các công trình nhà cao tầng, tải trọng truyền xuống một cột thường rất lớn, và nếu áp dụng móng cọc ép thì số lượng cọc cần sử dụng sẽ là rất nhiều và kích thước đài cọc cũng rất lớn. Nếu mặt bằng móng đủ rộng để có thể bố trí đài cọc và không ảnh hưởng đến các hạng mục hạ tầng, phương án móng cọc ép là hoàn toàn hợp lý. Tuy nhiên, các công trình nhà cao tầng hiện đại hiện nay với tầng hầm, bể nước ngầm, hệ thống cấp thoát nước, bể phốt, cùng hạ tầng kỹ thuật khác chiếm khoảng không gian khá đáng kể nên việc áp dụng móng cọc ép là gần như không thể. Vì lẽ đó, phương án móng cọc khoan nhồi là giải pháp duy nhất với sức chịu tải cao hơn và diện tích móng cũng nhỏ hơn nhiều.

Tùy thuộc từng điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật và thi công cụ thể mà người kỹ sư thiết kế kết cấu dựa trên những thông số kỹ thuật cụ thể và các tính toán chính xác sẽ đưa ra một giải pháp móng và hệ chịu lực chính tối ưu cho từng công trình. Tuy nhiên, để có thể làm được điều này, ngoài việc tính toán chính xác, nghiên cứu hồ sơ địa chất kỹ lưỡng, người kỹ sư cũng cần có rất nhiều kinh nghiệm thực tế cũng như chuyên môn vững vàng mới có thể tìm ra được một phương án tối ưu, an toàn và tiết kiệm.