Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp của sinh viên Phạm Trí Hải (Khoa Xây Dựng, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM; Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Việt Tuấn; hoàn thành ngày 23/05/2011) thực hiện nhiệm vụ thiết kế kiến trúc và tính toán kết cấu cho công trình "Trung tâm Thương mại Dịch vụ Tỉnh Ninh Thuận".
Về mặt thực tiễn, đề tài được triển khai trên cơ sở tốc độ tăng trưởng kinh tế, thương mại và dịch vụ du lịch của cả nước. Tỉnh Ninh Thuận sở hữu vị trí địa lý thuận lợi khi nằm trên trục giao thông tam giác kết nối ba trung tâm du lịch và thương mại phát triển gồm Thành phố Hồ Chí Minh, Khánh Hòa và Đà Lạt. Nhằm thúc đẩy kinh tế địa phương, Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận đã xét duyệt, cấp quyết định đầu tư xây dựng dự án và giao cho Sở Du lịch và Thương mại Ninh Thuận làm chủ đầu tư.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế của đồ án được xác định theo văn bản bao gồm:
- Tổng quan kiến trúc công trình, đề xuất giải pháp quy hoạch mặt bằng, phân bố dây chuyền công năng và hệ thống kỹ thuật công trình phù hợp với cảnh quan trung tâm thị xã.
- Thiết kế tính toán kết cấu công trình chịu lực (chiếm khối lượng 55% đồ án), bao gồm lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện, xác lập sơ đồ tính, xác định tải trọng, tính toán nội lực, bố trí cốt thép và kiểm tra các trạng thái giới hạn.
Đối tượng nghiên cứu là kết cấu công trình Trung tâm Thương mại Dịch vụ Tỉnh Ninh Thuận, thuộc loại công trình vĩnh cửu có kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp lõi cứng.
Phạm vi không gian xây dựng đặt tại đường 16-4, trung tâm thị xã Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận. Ranh giới tiếp giáp cụ thể:
- Phía Đông: Giáp đường quy hoạch.
- Phía Tây: Giáp đường quy hoạch.
- Phía Nam: Giáp đường 16-4.
- Phía Bắc: Giáp khu dân cư.
Điều kiện khí hậu và tự nhiên tại địa điểm xây dựng được trích xuất từ số liệu đài khí tượng thủy văn khu vực phía Nam gồm 4 mùa rõ rệt:
- Mùa Xuân (tháng 1 đến tháng 3): Nhiệt độ trung bình 26,5°C; thấp nhất 22°C; cao nhất 28,5°C.
- Mùa Hạ (tháng 3 đến tháng 6): Thời tiết nắng nóng; nhiệt độ trung bình 28,5°C; thấp nhất 25°C; cao nhất 32°C.
- Mùa Thu (tháng 6 đến tháng 9): Thời tiết mát dịu; nhiệt độ trung bình 25,5°C; thấp nhất 23°C; cao nhất 29°C.
- Mùa Đông (tháng 9 đến tháng 12): Thời tiết khô lạnh; nhiệt độ trung bình 22°C; thấp nhất 20°C; cao nhất 24°C.
- Hướng gió chủ đạo: Tây Nam và Đông Bắc. Bão, lũ lụt ít khi xảy ra trực tiếp, chủ yếu chịu ảnh hưởng gián tiếp.
Cơ sở tính toán và phương pháp kỹ thuật
Nghiên cứu áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam cùng các mô hình cơ học kết cấu giải tích truyền thống:
- Tiêu chuẩn tính toán tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 dùng để tra cứu tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và hệ số độ tin cậy cho từng loại phòng, hành lang, cầu thang và mái.
- Khung lý thuyết tính toán bê tông cốt thép: Phương pháp trạng thái giới hạn (TTGH I về khả năng chịu lực; TTGH II về điều kiện biến dạng võng và nứt).
- Phương pháp cơ học kết cấu: Cắt dải bản rộng $b = 1\text{m}$ để tính toán bản sàn và bản thang; áp dụng phương pháp phần tử đàn hồi giải tích và bảng tra hệ số cơ học cho bản làm việc hai phương kê bốn cạnh (ô bản số 9 có 4 cạnh liên kết ngàm).
Đặc trưng vật liệu xây dựng sử dụng trong tính toán kết cấu:
| Loại vật liệu | Cấp độ bền / Nhóm cốt thép | Cường độ tính toán chịu nén | Cường độ tính toán chịu kéo | Mô đun đàn hồi |
|---|---|---|---|---|
| Bê tông | B25 | $R_b = 14,5\text{ MPa}$ | $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$ | $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$ |
| Cốt thép sàn, đai | Nhóm CI | $R_s = 225\text{ MPa}$ | $R_{sc} = 225\text{ MPa}$ | $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$ |
| Cốt thép dọc dầm, thang | Nhóm CII | $R_s = 280\text{ MPa}$ | $R_{sc} = 280\text{ MPa}$ | $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$ |
Khối lượng thể tích và trọng lượng tiêu chuẩn của vật liệu hoàn thiện được xác định: gạch Ceramic ($2000\text{ daN/m}^3$), vữa lót ($1800\text{ daN/m}^3$), bê tông cốt thép ($2500\text{ daN/m}^3$), vữa trát trần ($1800\text{ daN/m}^3$), đá Granit ($2000\text{ daN/m}^3$), tường xây gạch ống 100mm ($180\text{ daN/m}^2$), tường xây gạch ống 200mm ($340\text{ daN/m}^2$).
Nội dung chính theo từng chương
Tổng quan về kiến trúc công trình
Phần tổng quan xác định quy mô hình khối dạng hình hộp với 9 tầng nổi và 1 tầng tum trên mái. Công năng các tầng được phân bố theo chiều cao như sau:
- Tầng 1 (chiều cao tầng 4,0m): Bố trí sảnh đón tiếp, khu vực giao dịch, không gian trưng bày các gian hàng thương mại, hệ thống kỹ thuật, hầm tự hoại, sảnh thang máy và thang bộ. Hệ thống giao thông gồm 2 hành lang bên rộng 1,9m và 1 hành lang giữa rộng 2,8m.
- Tầng 2 (chiều cao tầng 3,4m): Bố trí các văn phòng đại diện.
- Tầng 3 đến Tầng 9 (chiều cao mỗi tầng 3,4m): Bố trí các phòng nghỉ phục vụ lưu trú.
- Mái: Kết cấu mái bằng có tầng tum đổ bê tông cốt thép toàn khối, xử lý lớp chống nóng, lớp chống thấm và tạo dốc thoát nước.
Vật liệu kiến trúc và hoàn thiện gồm: tường bao che và tường chèn xây gạch ống dày 200mm; tường ngăn phòng xây gạch ống dày 100mm; tường ngoài hoàn thiện gạch đặc phun sơn màu vàng nhạt; tường trong nhà sơn trắng kết hợp ốp gạch; khu vệ sinh ốp gạch men trắng cao 1,5m; nền nhà, sàn phòng và hành lang lát gạch Ceramic kích thước $400 \times 400\text{mm}$; sàn vệ sinh lát gạch nhám chống trơn kích thước $200 \times 200\text{mm}$; bậc thang xây gạch đặc mài đá Granito.
Hệ thống kỹ thuật công trình gồm:
- Cấp điện: Nguồn điện lưới quốc gia qua trạm biến áp riêng công suất 500 kVA, trang bị máy phát điện dự phòng tại tầng trệt, dây dẫn bố trí trong hộp gen và phòng kỹ thuật, mỗi tầng có bảng điều khiển độc lập và aptomat ngắt tự động tại các phòng.
- Cấp - thoát nước: Nước máy thị xã đưa vào bể ngầm và dùng máy bơm tự động bơm cấp lên các tầng qua đường ống sắt tráng kẽm; hệ thống thoát nước mưa, nước mặt và nước thải sinh hoạt dẫn qua hầm tự hoại/bán tự hoại ra hố ga thông qua ống nhựa PVC và ống nhựa PVC cứng chịu áp lực cao.
- Giao thông đứng và PCCC: 1 cầu thang bộ, 1 cầu thang máy tải trọng 600 daN (sức chứa 7 người, tốc độ 1,5 m/s đặt tại lõi cứng giữa nhà), 1 cầu thang bộ thoát hiểm; thiết kế PCCC được thẩm định và phối hợp giám sát cùng Phòng Cảnh sát PCCC Công an tỉnh Ninh Thuận.
Chương 1: Tính toán sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối tầng điển hình
Chương 1 thuộc Phần II (Tính toán kết cấu chiếm 55% đồ án) tập trung thiết kế sàn sườn tầng 3 đến tầng 9:
- Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm và sàn:
- Tiết diện dầm chính và dầm phụ được chọn theo công thức $h_d = (1/m_d)l_d$ và $b_d = (1/4 \div 1/2)h_d$. Hệ thống dầm gồm các mã hiệu D2, D3, D4 ($250 \times 400\text{mm}$), D5 ($250 \times 300\text{mm}$ hoặc $200 \times 300\text{mm}$), D6 ($250 \times 600\text{mm}$), D7 ($250 \times 600\text{mm}$), D9 ($200 \times 300\text{mm}$).
- Chiều dày bản sàn lựa chọn theo công thức $h_s = (D/m_s)l$. Chọn ô bản S2 (kích thước cạnh ngắn $l_n = 4,5\text{m}$) làm ô bản điển hình, tính toán với $D = 0,8$ và $m_s = 40$ cho ra $h_s = 9\text{cm}$. Tác giả quyết định chọn chiều dày bản sàn $h_s = 10\text{cm}$ cho toàn bộ mặt bằng nhằm đảm bảo độ cứng trong mặt phẳng truyền tải trọng ngang vào khung và vách.
- Phân loại ô sàn và xác định sơ đồ tính: Dựa trên tỷ số giữa cạnh dài $l_d$ và cạnh ngắn $l_n$:
- Nếu $l_d / l_n > 2$: Bản làm việc 1 phương (bản loại dầm), cắt dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính gồm các ô S1, S5, S6, S11, S14.
- Nếu $l_d / l_n \le 2$: Bản làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh) gồm các ô S2, S3, S4, S7, S8, S9, S10, S12, S13, S15. Xét tỷ số độ cứng giữa dầm và sàn ($h_d / h_s \ge 3$), liên kết giữa bản sàn và các dầm biên đều thỏa mãn điều kiện ngàm.
| Nhóm ô bản | Mã hiệu ô sàn | Tỷ số $l_d / l_n$ | Mô hình tính toán | Sơ đồ liên kết biên |
|---|---|---|---|---|
| Bản làm việc 1 phương | S1, S5, S6, S11, S14 | $> 2$ (S1: 3,60; S6: 4,50; S11: 7,00) | Cắt dải 1m phương cạnh ngắn | 2 đầu ngàm |
| Bản làm việc 2 phương | S2, S3, S4, S7, S8, S9, S10, S12, S13, S15 | $\le 2$ (S2: 1,22; S3: 1,14; S4: 1,42) | Bản kê 4 cạnh tra bảng | 4 cạnh ngàm (ô số 9) |
- Xác định tải trọng:
- Tĩnh tải bản sàn gồm 4 lớp vật liệu: gạch Ceramic ($10\text{mm}$), vữa lót ($30\text{mm}$), bản bê tông cốt thép ($100\text{mm}$) và vữa trát trần ($15\text{mm}$).
- Hoạt tải tính toán theo TCVN 2737:1995: khu vực phòng khách, phòng ngủ, bếp và vệ sinh lấy $p^{tc} = 150\text{ daN/m}^2$ ($n = 1,2 \to p^{tt} = 180\text{ daN/m}^2$); khu vực hành lang lấy $p^{tc} = 300\text{ daN/m}^2$ ($n = 1,2 \to p^{tt} = 360\text{ daN/m}^2$).
- Tải trọng tường ngăn phân bố đều quy đổi $g_t^{qd} = (l_t \cdot h_t \cdot g_t^{tc} \cdot 0,7) / A$, chỉ xuất hiện tại các ô sàn S5, S6, S7 (đã chiết giảm 30% diện tích cửa).
- Tính toán nội lực và cốt thép:
- Đối với bản 1 phương: Mô men nhịp tính theo $M_{nh} = ql^2 / 24$; mô men gối tính theo $M_g = ql^2 / 12$.
- Đối với bản 2 phương: Mô men dương giữa nhịp $M_1 = m_{91} \cdot P$, $M_2 = m_{92} \cdot P$; mô men âm trên gối $M_I = k_{91} \cdot P$, $M_{II} = k_{92} \cdot P$ (hệ số tra bảng phụ lục theo tỷ số $l_2 / l_1$).
- Cốt thép được tính toán theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật $b \times h_0 = 100 \times 8\text{cm}$, kiểm tra điều kiện hàm lượng cốt thép $\mu_{min} \le \mu \le \mu_{max}$.
- Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (độ võng và vết nứt):
- Kiểm tra tính toán nứt cho ô sàn kích thước lớn S3 ($4,5\text{m} \times 5,13\text{m}$): Mô men chống nứt $M_{cr} < M_{san} = 664,21\text{ daNm}$, xác định vùng kéo của bê tông đã xuất hiện khe nứt.
- Độ võng toàn phần được tính bằng tổng các độ cong thành phần do tải trọng ngắn hạn và dài hạn gây ra: $f = f_1 - f_2 + f_3 = 24\text{mm}$.
- So sánh với độ võng giới hạn cho phép $[f_u] = l / 200 = 5500 / 200 = 27,5\text{mm} \approx 30\text{mm}$, kết quả $f = 24\text{mm} < [f_u] = 30\text{mm}$ thỏa mãn điều kiện độ cứng. Cốt thép sàn được thể hiện tại bản vẽ kết cấu KC 01/7.
Chương 2: Tính toán cầu thang tầng 1
Chương 2 trình bày quy trình thiết kế cầu thang bộ 2 vế tại tầng 1 (chiều cao tầng 4,0m):
- Thông số hình học và tải trọng cấu tạo:
- Kích thước bậc thang xác định theo công thức $2h_b + l_b = (60 \div 62)\text{cm}$, chọn chiều cao bậc $h_b = 16,7\text{cm}$, chiều rộng bậc $l_b = 30\text{cm}$. Tổng số bậc cả tầng là 24 bậc (mỗi vế 12 bậc). Chiều dày bản thang chọn $h_{bt} = 14\text{cm}$. Chiều rộng vế thang $b = 1,9\text{m}$.
- Tĩnh tải bản thang gồm đá Granit 2cm, vữa lót 2cm, bậc gạch xây, bản BTCT 14cm và vữa trát trần. Tĩnh tải bản chiếu nghỉ có các lớp tương tự bản thang nhưng không có bậc xây.
- Trọng lượng lan can tính toán $g_{lc}^{tt} = 30 \times 1,2 = 36\text{ daN/m}$.
- Hoạt tải tiêu chuẩn cầu thang $p^{tc} = 300\text{ daN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2 \to p^{tt} = 360\text{ daN/m}^2$.
- Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dải bản 1m vế thang là $q_1 = 870,9\text{ daN/m}$; tổng tải trọng lên bản chiếu nghỉ là $q_{cn}^{tt} = 510\text{ daN/m}^2$.
- Tính toán nội lực và bố trí thép bản thang:
- Vế thang được tính toán theo sơ đồ thanh gãy khúc hai đầu tựa khớp. Phản lực gối tựa tại chân thang và chiếu tới được xác định bằng phương pháp cơ học kết cấu.
- Mô men uốn lớn nhất tại nhịp xác định tại tiết diện có lực cắt bằng không: $M_{max} = (R_A^2 \cdot \cos\alpha) / (2q_2) = 4044,81\text{ daNm}$.
- Cốt thép dọc chịu kéo tính với chiều cao có ích $h_0 = 14 - 2 = 12\text{cm}$, sử dụng thép CII ($R_s = 280\text{ MPa}$). Bố trí thép cấu tạo gối và vị trí gãy khúc thớ trên $\Phi 10a200$, cốt thép phân bố đặt vuông góc cốt chịu lực $\Phi 8a250$.
- Tính toán dầm chiếu nghỉ (DCN):
- Tiết diện sơ bộ $b_d \times h_d = 20 \times 30\text{cm}$, nhịp tính toán $L_{dcn} = 3,8\text{m}$.
- Tải trọng tác dụng gồm trọng lượng bản thân dầm $g_d = 165\text{ daN/m}$ và phản lực tập trung truyền từ bản thang $R_{cn} = 2943,47\text{ daN/m}$, tổng tải trọng $q_{dcn} = 3108,47\text{ daN/m}$.
- Tính toán cốt thép dọc chịu uốn với $h_0 = 26\text{cm}$; thớ trên đặt cốt thép cấu tạo $2\Phi 12$. Cốt đai chịu lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 4507,28\text{ daN} > Q_{b,min} = 3276\text{ daN}$. Tác giả chọn đai $\Phi 6$ hai nhánh ($R_{sw} = 175\text{ MPa}$), khoảng cách $S = 150\text{mm}$ cho đoạn $1/4$ nhịp gần gối tựa và $S = 200\text{mm}$ cho đoạn giữa nhịp.
- Tính toán dầm chiếu tới (DCT):
- Tiết diện chọn $b_d \times h_d = 20 \times 40\text{cm}$, nhịp tính toán $L_{dct} = 2,9\text{m}$, liên kết vào dầm sàn D1.
- Tải trọng tác dụng gồm trọng lượng dầm $g_d = 220\text{ daN/m}$, phản lực bản thang $R_{bt} = 3322,41\text{ daN/m}$, và tải trọng phân bố đều tương đương do ô sàn S14 truyền vào $q_{td} = 560,24\text{ daN/m}$ (tính từ tải phân bố hình thang), tổng tải $q_{dct} = 4102,65\text{ daN/m}$.
- Lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 5836,84\text{ daN} > Q_{b,min} = 4536\text{ daN}$; kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên thỏa mãn ($Q_{max} < Q_{bt} = 28546\text{ daN}$). Bố trí cốt đai $\Phi 6a150$ tại vùng gần gối và $\Phi 6a200$ tại giữa nhịp. Chi tiết bố trí thể hiện ở bản vẽ KC 02/7.
Chương 3: Tính toán hồ nước mái
Chương 3 giải quyết bài toán thiết kế cụm kết cấu hồ nước sinh hoạt đặt tại tầng mái (tum):
- Kích thước hình học và công năng: Mặt bằng hồ nước có kích thước tim trục phủ bì $4,0\text{m} \times 6,5\text{m}$, được chia đôi thành 2 ngăn đối xứng độc lập (kích thước lọt lòng mỗi ngăn $3,05\text{m} \times 3,8\text{m}$), chiều cao thành hồ là $2,0\text{m}$. Hệ kết cấu bao gồm bản nắp liên kết với hệ dầm nắp DN1, DN2, DN3 và bản đáy liên kết với hệ dầm đáy DD1, DD2, DD3.
- Tính toán thiết kế bản nắp hồ nước:
- Chiều dày bản nắp sơ bộ tính theo $h_{bn} = (D/m_s)l$, với $l = 3,05\text{m}$, chọn chiều dày $h_{bn} = 10\text{cm}$.
- Tĩnh tải bản nắp gồm 3 lớp: vữa láng dày 2cm ($\gamma = 1800\text{ daN/m}^3$), bản BTCT dày 10cm ($\gamma = 2500\text{ daN/m}^3$), vữa trát dày 1,5cm ($\gamma = 1800\text{ daN/m}^3$), tổng tĩnh tải tính toán $g_{bn}^{tt} = 329,4\text{ daN/m}^2$.
- Hoạt tải sửa chữa lấy theo TCVN 2737:1995: $p^{tc} = 75\text{ daN/m}^2$, tính toán $p^{tt} = 75 \times 1,2 = 90\text{ daN/m}^2$. Tổng tải trọng phân bố $q^{tt} = 426,6\text{ daN/m}^2$.
- Sơ đồ tính: Tỷ số cạnh $l_2 / l_1 = 3,8 / 3,05 = 1,25 < 2$, kết hợp tỷ số chiều cao dầm nắp trên chiều dày bản $h_d / h_s = 50 / 10 = 5 \ge 3$, xác định ô bản nắp làm việc hai phương kê 4 cạnh liên kết ngàm (ô số 9). Nội lực mô men uốn nhịp và gối được xác định theo phương pháp đàn hồi tra bảng phụ lục $m_{91}, m_{92}, k_{91}, k_{92}$.
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Hệ thống kết quả tính toán số liệu cụ thể được tổng hợp trong đồ án:
| Cấu kiện kết cấu | Tiết diện hình học | Tải trọng tính toán | Nội lực lớn nhất ($M_{max}$, $Q_{max}$) | Giải pháp bố trí cốt thép |
|---|---|---|---|---|
| Sàn tầng điển hình (ô S3) | $h_s = 10\text{cm}$; $4,5 \times 5,13\text{m}$ | $q^{tt} = g_s^{tt} + p^{tt} + g_t^{qd}$ | $M_{san} = 664,21\text{ daNm}$ | Thép CI, kiểm tra võng $f = 24\text{mm} < 30\text{mm}$ (Bản vẽ KC 01/7) |
| Bản thang vế 1 (Tầng 1) | $h_{bt} = 14\text{cm}$; 12 bậc ($167 \times 300$) | $q_1 = 870,9\text{ daN/m}$ | $M_{max} = 4044,81\text{ daNm}$ | Thép dọc CII; cấu tạo gối $\Phi 10a200$, phân bố $\Phi 8a250$ |
| Dầm chiếu nghỉ (DCN) | $b \times h = 20 \times 30\text{cm}$; $L = 3,8\text{m}$ | $q_{dcn} = 3108,47\text{ daN/m}$ | $Q_{max} = 4507,28\text{ daN}$ | Thép dọc CII; thép cấu tạo thớ trên $2\Phi 12$; đai $\Phi 6a150 / a200$ |
| Dầm chiếu tới (DCT) | $b \times h = 20 \times 40\text{cm}$; $L = 2,9\text{m}$ | $q_{dct} = 4102,65\text{ daN/m}$ | $Q_{max} = 5836,84\text{ daN}$ | Thép dọc CII; đai $\Phi 6a150 / a200$ (Bản vẽ KC 02/7) |
| Bản nắp hồ nước mái | $h_{bn} = 10\text{cm}$; $3,05 \times 3,8\text{m}$ | $q^{tt} = 426,6\text{ daN/m}^2$ | Mô men theo sơ đồ ô bản số 9 | Thép bản kê 4 cạnh ngàm vào hệ dầm DN1, DN2, DN3 |
Các giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất bao gồm:
- Thiết lập hệ kết cấu khung dầm sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối kết hợp lõi thang máy cứng bằng bê tông cốt thép nhằm tăng độ cứng không gian chống rung lắc và chuyển vị ngang dưới tác động của tải trọng gió ven biển.
- Giải pháp thống nhất chiều dày bản sàn $h_s = 10\text{cm}$ cho toàn bộ tầng điển hình vừa thỏa mãn khả năng chịu tải cục bộ, vừa tạo màng sàn cứng truyền lực ngang vào khung cột.
- Xử lý tải trọng tường ngăn bằng phương pháp phân bố đều tương đương có xét hệ số giảm trừ 30% lỗ mở cửa sổ và cửa đi.
- Giải pháp dầm chiếu tới gác trực tiếp vào dầm sàn D1 kết hợp tiếp nhận tải trọng từ bản sàn lầu 1 quy đổi hình thang.
- Lựa chọn giải pháp móng cọc bê tông cốt thép xử lý nền đất cho công trình cao tầng dựa trên đặc điểm tải trọng tập trung lớn truyền xuống cột.
Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc hoàn thiện hồ sơ tính toán thiết kế kỹ thuật công trình công cộng cao tầng tại trung tâm tỉnh Ninh Thuận; xác lập quy trình tính toán kiểm tra vết nứt và độ võng theo phương pháp độ cong đàn dẻo cho bản sàn có vết nứt; giải quyết bài toán truyền tải phức hợp giữa các bộ phận kiến trúc (thang bộ, hồ nước mái, hệ dầm phụ) vào hệ khung kết cấu chịu lực chính.
Hạn chế và hướng phát triển của đồ án
Từ nội dung văn bản, các hạn chế và hướng mở kỹ thuật được xác định gồm:
- Về phạm vi tính toán: Tác giả tự nhận định do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót. Thuyết minh văn bản cung cấp chi tiết tính toán cho sàn sườn tầng điển hình, cầu thang bộ tầng 1 và hồ nước mái; các cấu kiện khung không gian, cột, vách thang máy và chi tiết móng cọc chưa được trình bày chi tiết trong tập văn bản này mà được dẫn chiếu sang các phần báo cáo chi tiết riêng (như báo cáo khảo sát địa chất phần móng).
- Về giả thiết tính toán: Việc xem liên kết gối tựa tại chiếu nghỉ và chiếu tới của bản thang là khớp di động đơn thuần chưa phản ánh chính xác điều kiện làm việc thực tế của dầm chiếu nghỉ; tác giả phải bù đắp bằng việc bố trí bổ sung thép cấu tạo chịu mô men âm $\Phi 10a200$ ở thớ trên.
- Hướng mở tiếp theo: Cần mở rộng mô hình tính toán khung không gian chịu tải trọng động đất và phân tích dao động gió động 3D; ứng dụng các phương pháp số (phần tử hữu hạn) để đối chiếu với phương pháp cơ học giải tích tra bảng truyền thống.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo chuyên môn phục vụ cho các nhóm đối tượng sau:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp: Sử dụng làm tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về trình tự lập thuyết minh đồ án tốt nghiệp kỹ sư, phương pháp thu thập số liệu khí hậu - địa phương, phân tích công năng kiến trúc và kỹ thuật lập bảng tính toán tải trọng kết cấu.
- Người thực hiện đồ án môn học Kết cấu Bê tông cốt thép 2 hoặc Đồ án tốt nghiệp: Tham khảo quy trình phân loại ô bản sàn 1 phương và 2 phương, quy trình tra bảng hệ số nội lực ô bản số 9, các bước tính toán độ võng thực tế qua độ cong thành phần ($1/r_1, 1/r_2, 1/r_3$) khi bê tông bị nứt, và sơ đồ giải tích dầm chiếu tới chịu tải trọng hình thang quy đổi.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình có quy mô bao nhiêu tầng và công năng các tầng được phân chia như thế nào?
Công trình gồm 9 tầng nổi và 1 tầng tum trên mái. Tầng 1 cao 4,0m phục vụ đón tiếp, giao dịch, gian hàng thương mại và kỹ thuật; Tầng 2 cao 3,4m làm văn phòng đại diện; Tầng 3 đến Tầng 9 cao 3,4m làm các phòng nghỉ lưu trú; Tầng tum và mái bằng bố trí hồ nước cùng hệ thống kỹ thuật.
2. Chiều dày bản sàn tầng điển hình được chọn là bao nhiêu và căn cứ vào đâu?
Bản sàn tầng điển hình được chọn dày $h_s = 10\text{cm}$. Giá trị này xuất phát từ công thức sơ bộ $h_s = (D/m_s)l$ tính cho ô bản lớn nhất S2 ($l_n = 4,5\text{m}$, tính ra $9\text{cm}$), sau đó tác giả chọn tăng lên $10\text{cm}$ cho toàn bộ mặt bằng nhằm đảm bảo độ cứng truyền tải trọng ngang cho các kết cấu đứng (khung và vách lõi).
3. Kết quả kiểm tra biến dạng nứt và độ võng của sàn tầng điển hình ra sao?
Tại ô bản kích thước lớn S3, mô men nứt $M_{cr}$ nhỏ hơn mô men tác dụng ($M_{san} = 664,21\text{ daNm}$) nên vùng kéo của bê tông hình thành vết nứt. Độ võng toàn phần tính theo độ cong qua ba thành phần tải trọng đạt $f = 24\text{mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f_u] = 30\text{mm}$ ($l/200$), kết luận sàn đủ điều kiện làm việc bình thường.
4. Dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới của cầu thang tầng 1 có quy cách tiết diện và tải trọng thế nào?
Dầm chiếu nghỉ có tiết diện $20 \times 30\text{cm}$, nhịp $3,8\text{m}$, chịu tổng tải trọng $q_{dcn} = 3108,47\text{ daN/m}$ (gồm trọng lượng bản thân $165\text{ daN/m}$ và phản lực bản thang $2943,47\text{ daN/m}$). Dầm chiếu tới có tiết diện $20 \times 40\text{cm}$, nhịp $2,9\text{m}$, chịu tổng tải trọng $q_{dct} = 4102,65\text{ daN/m}$ (gồm trọng lượng bản thân $220\text{ daN/m}$, phản lực bản thang $3322,41\text{ daN/m}$ và tải sàn S14 quy đổi $560,24\text{ daN/m}$).
5. Sơ đồ tính toán của bản nắp hồ nước mái được xác định theo mô hình nào?
Bản nắp hồ nước dày 10cm, kích thước ô bản $3,05\text{m} \times 3,8\text{m}$, tỷ số cạnh $l_2 / l_1 = 1,25 < 2$ và tỷ số chiều cao dầm viền trên sàn $h_d / h_s = 5 \ge 3$. Do đó, bản nắp được tính toán theo mô hình bản làm việc 2 phương kê 4 cạnh liên kết ngàm hoàn toàn (thuộc ô bản số 9 trong bảng tra giải tích đàn hồi).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư của tác giả Phạm Trí Hải đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kiến trúc và tính toán kết cấu cho công trình Trung tâm Thương mại Dịch vụ Tỉnh Ninh Thuận quy mô 9 tầng nổi và 1 tum. Bản thuyết minh xác lập hệ thống dữ liệu tải trọng minh bạch dựa trên TCVN 2737:1995, xử lý chi tiết các bài toán chịu lực uốn và cắt của sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, cầu thang bộ 2 vế và hồ nước mái. Toàn bộ kích thước cấu kiện và giải pháp bố trí cốt thép đều được kiểm tra nghiêm ngặt qua hai trạng thái giới hạn về cường độ chịu tải và điều kiện biến dạng nứt võng cho phép.