Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp đại học hệ chính quy ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp của sinh viên Đỗ Anh Hiệp (lớp XD1801D, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng, bảo vệ năm 2020) tập trung vào đề tài thiết kế công trình "Trường THCS Hà Giang – Nhà học 5 tầng". Đề tài xuất phát từ bối cảnh ngành xây dựng dân dụng đóng vai trò quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, đồng thời đáp ứng yêu cầu thực tiễn về việc hoàn thiện năng lực tổng hợp kiến thức chuyên môn, thực hành quy trình thiết kế công trình xây dựng trước khi tốt nghiệp.
Về bối cảnh thực tiễn, công trình được đặt tại khu vực trung tâm thành phố Hà Giang nhằm phục vụ trực tiếp nhu cầu giảng dạy và học tập của bậc trung học cơ sở, đồng thời góp phần hoàn thiện cảnh quan kiến trúc đô thị khu vực. Vị trí xây dựng có hệ thống hạ tầng kỹ thuật và giao thông hoàn chỉnh: phía Đông tiếp giáp tuyến đường giao thông chính, ba phía còn lại tiếp giáp khu dân cư với khoảng cách an toàn tối thiểu là 5,0 m tính từ chỉ giới công trình.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế được phân định cụ thể trong văn bản đồ án theo ba mảng công việc chính kèm tỷ trọng khối lượng:
- Nhiệm vụ Thiết kế Kiến trúc (chiếm 10% khối lượng): Lập thuyết minh giải pháp kiến trúc tổng thể, mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và các giải pháp kỹ thuật công trình; hoàn thành bộ bản vẽ gồm KT-01 (Mặt bằng tầng 3, 4, 5 và tầng mái), KT-02 (Mặt cắt công trình), KT-03 (Mặt đứng công trình).
- Nhiệm vụ Thiết kế Kết cấu (chiếm 45% khối lượng): Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực, xác định tải trọng, tính toán thiết kế bản sàn tầng 3, thiết kế hệ khung chịu lực (nội dung tính toán thể hiện khung trục 5 và nhiệm vụ giao khung trục 7) và thiết kế móng khung; hoàn thành bộ bản vẽ kết cấu gồm KC-01 (Kết cấu sàn tầng 3), KC-02 (Kết cấu khung trục), KC-03 (Kết cấu móng khung).
- Nhiệm vụ Thiết kế Thi công (chiếm 45% khối lượng đồ án tốt nghiệp kỹ sư theo quy định đào tạo của ngành): Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công xây dựng công trình.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kiến trúc và tính toán kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho công trình nhà học 5 tầng của trường trung học cơ sở.
- Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng tại thành phố Hà Giang; quy mô diện tích mặt bằng hình chữ nhật với chiều dài 59,28 m, chiều rộng 10,4 m.
- Phạm vi thời gian: Đồ án hoàn thành vào tháng 03 năm 2020.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế
Trong đồ án, tác giả áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp các phương pháp cơ học kết cấu truyền thống để giải quyết bài toán thiết kế:
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737-1995 dùng để xác định các giá trị tiêu chuẩn, hệ số vượt tải của tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió.
- Tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy: TCVN 2622-78 "Phòng cháy chữa cháy cho nhà và công trình - Yêu cầu thiết kế".
- Tài liệu lý thuyết chuyên ngành: Giáo trình và sổ tay tra cứu "Sàn bêtông cốt thép toàn khối" (Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2005) dùng để áp dụng sơ đồ tính toán đàn hồi và khớp dẻo cho các ô bản sàn.
- Phân cấp công trình: Công trình thuộc Cấp III (số tầng nhỏ hơn 8 tầng, không có tầng hầm).
Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế đã áp dụng:
- Phương pháp phân loại và tính toán bản sàn: Phân loại bản kê bốn cạnh hoặc bản dầm dựa trên tỷ số hai cạnh ô bản $r = L_2 / L_1$. Với ô bản làm việc một phương ($r > 2$) áp dụng sơ đồ khớp dẻo để xác định mômen uốn theo công thức $M = (q \cdot L_n^2) / 16$. Với ô bản làm việc hai phương ($r \le 2$) liên kết ngàm bốn cạnh, áp dụng sơ đồ đàn hồi tra bảng các hệ số không thứ nguyên $\alpha_1, \alpha_2, \beta_1, \beta_2$ để tính mômen dương tại nhịp và mômen âm tại gối.
- Phương pháp truyền tải và quy đổi tải trọng vào khung: Tải trọng từ sàn truyền vào dầm khung dưới dạng diện chịu tải hình tam giác hoặc hình thang được chuyển đổi thành tải trọng phân bố đều tương đương dựa trên nguyên lý cân bằng mômen uốn ở hai đầu dầm ngàm (áp dụng hệ số chuyển đổi $k = 5/8$ cho tải tam giác và $k = 0,898$ cho tải hình thang).
- Phương pháp tính toán tải trọng gió tĩnh: Do công trình có chiều cao đỉnh mái 21,40 m ($< 40$ m), tác giả chỉ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió theo công thức $W_{tt} = n \cdot W_0 \cdot k \cdot c \cdot B$, bỏ qua thành phần động của gió.
- Phương pháp tính toán tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép: Sử dụng lý thuyết cấu kiện chịu uốn đối với bản sàn, dầm và cấu kiện chịu nén lệch tâm đối với cột khung theo trạng thái giới hạn thứ nhất (về khả năng chịu lực).
Thông số vật liệu sử dụng trong tính toán:
- Bê tông: Bê tông cấp độ bền B20 (tại Chương 2 tổng quan nêu cấp độ bền B25, nhưng các chương tính toán sàn và cột sử dụng cấp độ bền B20) có cường độ chịu nén dọc trục tính toán $R_b = 11,5\text{ MPa}$ ($115\text{ daN/cm}^2$), cường độ chịu kéo $R_{bt} = 0,9\text{ MPa}$ ($90\text{ daN/cm}^2$), mô đun đàn hồi $E_b = 27 \times 10^3\text{ MPa}$ ($27 \times 10^4\text{ daN/cm}^2$); tại Chương 3 sử dụng giá trị tính toán $R_b = 11,9\text{ MPa}$.
- Cốt thép: Thép đường kính $\phi < 10\text{ mm}$ dùng nhóm AI có cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 2250\text{ daN/cm}^2$ ($225\text{ MPa}$), chịu cắt $R_{sw} = 1750\text{ daN/cm}^2$ ($175\text{ MPa}$), mô đun đàn hồi $E_s = 21 \times 10^5\text{ daN/cm}^2$. Thép đường kính $\phi \ge 10\text{ mm}$ dùng nhóm AII có $R_s = 2800\text{ daN/cm}^2$ ($280\text{ MPa}$), $R_{sw} = 2250\text{ daN/cm}^2$ ($225\text{ MPa}$).
- Thông số khí hậu địa phương: Thành phố Hà Giang thuộc phân vùng áp lực gió I với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 55\text{ daN/m}^2$, dạng địa hình C (khu vực có nhiều công trình che chắn).
Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công trình
Giải pháp kiến trúc và công năng
Công trình được thiết kế với chiều dài tổng thể 59,28 m, chiều rộng 10,4 m. Chiều cao công trình đạt 21,40 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên. Cốt nền tầng 1 ($\pm 0.00$) tôn cao hơn cốt tự nhiên 0,75 m. Chiều cao tầng 1 là 3,9 m; các tầng 2 đến tầng 5 cao 3,6 m; tầng áp mái cao 3,1 m.
Mặt bằng công năng được phân chia cụ thể:
- Tầng 1: Bố trí các phòng thí nghiệm Vật lý, Hóa học, phòng thực hành, 3 phòng chuẩn bị, 2 buồng thang bộ ở hai đầu hồi nhà và 1 khu vệ sinh chung.
- Tầng 2: Bố trí kho, phòng đọc sách, phòng truyền thống, phòng thực hành tin học, phòng chuẩn bị, 2 thang bộ đầu hồi và 1 khu vệ sinh.
- Tầng 3, 4, 5: Bố trí 4 phòng học chuẩn (diện tích mỗi phòng $59,28\text{ m}^2$), 1 phòng nghỉ dành cho giáo viên, hệ thống 2 thang bộ và 1 khu vệ sinh chung trên mỗi tầng.
- Tầng áp mái: Xây dựng hệ tường thu hồi đỡ mái dốc lợp tôn, bố trí vị trí đặt bồn nước mái.
- Giao thông: Giao thông ngang sử dụng hành lang rộng 2,6 m; giao thông đứng bố trí 2 cầu thang bộ rộng rãi tại hai đầu hồi nhà nhằm đảm bảo thoát nạn an toàn theo tiêu chuẩn PCCC.
Cấu tạo các lớp sàn kiến trúc:
- Sàn tầng 1: Lát gạch ceramic kích thước $400 \times 400\text{ mm}$ màu trắng; lớp vữa xi măng lót mác 100 dày 20 mm; lớp bê tông gạch vỡ vữa xi măng mác 50 dày 100 mm; lớp cát đen đầm chặt trên nền đất tự nhiên.
- Sàn tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 5): Gạch ceramic $400 \times 400\text{ mm}$; lớp đan bê tông cốt thép đổ tại chỗ; lớp vữa trát trần mác 75 dày 15 mm; sơn nước màu trắng.
- Mái công trình: Tôn liên doanh màu xanh lam dày 0,47 mm liên kết xà gồ thép; tường thu hồi xây gạch rỗng mác 75; trát vữa xi măng mác 50 dày 20 mm, xử lý ngâm chống thấm và sơn hoàn thiện.
Vật liệu hoàn thiện kiến trúc gồm cửa gỗ công nghiệp sơn PU cho các phòng học; vách và cửa nhà vệ sinh dùng khung nhôm kính dày 5 mm; cửa sổ ngoài dùng khung nhôm kính trắng dày 8 mm kết hợp kính phản quang; thiết bị vệ sinh Inax và Viglacera; nền vệ sinh lát gạch chống trơn $200 \times 200\text{ mm}$.
Giải pháp kết cấu và sơ bộ tiết diện
Tác giả lựa chọn phương án kết cấu chịu lực chính là hệ khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh. Kết quả xác định sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện chịu lực chính như sau:
- Cột khung: Cột C1 tại tầng 1, 2, 3 có tiết diện $b_c \times h_c = 22 \times 45\text{ cm}$; tầng 4 và tầng 5 giảm tiết diện xuống $22 \times 35\text{ cm}$. Cột biên C2 (trục A) chọn tiết diện $22 \times 22\text{ cm}$.
- Dầm khung: Nhịp chính phòng học $L = 7,8\text{ m}$ sử dụng dầm tiết diện $b_d \times h_d = 220 \times 600\text{ mm}$; nhịp hành lang $L = 2,6\text{ m}$ sử dụng dầm $220 \times 300\text{ mm}$; dầm dọc theo phương trục nhà $L = 3,8\text{ m}$ sử dụng tiết diện $220 \times 400\text{ mm}$.
- Chiều dày bản sàn: Sơ bộ tính toán cho ô bản kích thước cạnh ngắn lớn nhất $L_1 = 4,2\text{ m}$ thu được $h_b = 97,67\text{ mm}$, tác giả chọn chiều dày bản sàn thống nhất $h_b = 100\text{ mm}$ ($10\text{ cm}$).
- Tường xây: Tường bao che biên dày 220 mm xây gạch rỗng mác 75 trát vữa hai mặt dày $2 \times 1,5\text{ cm}$; tường ngăn phòng dày 110 mm.
Hạ tầng kỹ thuật
- Cấp - thoát nước: Nguồn nước cấp từ mạng lưới đô thị bơm vào bể chứa trên mái, phân phối tự chảy xuống các tầng; thoát nước mưa trên mái qua sàn kỹ thuật; nước thải sinh hoạt dẫn qua hệ thống ống kỹ thuật, xử lý qua bể lắng lọc trước khi xả vào hệ thống thoát nước thành phố.
- Hệ thống điện: Nguồn điện lưới thành phố Hà Giang cung cấp, có máy phát điện dự phòng đặt tại tầng kỹ thuật; dây dẫn luồn trong hộp kỹ thuật, có tủ phân phối riêng và thiết bị aptomat tự ngắt từng tầng.
- Phòng cháy chữa cháy: Bố trí họng nước chữa cháy, bình bọt chữa cháy xách tay và hệ thống báo cháy tự động tuân thủ TCVN 2622-78.
Nội dung chính theo từng chương
Phần I - Kiến trúc: Chương 1 - Giới thiệu và các giải pháp công trình
Chương 1 trình bày toàn bộ bối cảnh xây dựng, giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng, kiến trúc công trình và các giải pháp kỹ thuật phụ trợ. Tác giả phân tích tính phù hợp của hình khối mặt đứng đối xứng, đường nét trang trí đơn giản, thoáng đãng, xử lý tam cấp và đường dốc sảnh chính phục vụ giao thông tiếp cận. Các thông số quy hoạch, diện tích phòng học ($59,28\text{ m}^2$), hành lang ($2,6\text{ m}$) cùng giải pháp chiếu sáng tự nhiên 4 mặt được tổng hợp chi tiết.
Phần II - Giải pháp kết cấu: Chương 2 - Tổng quan về kết cấu công trình
Nội dung chương tập trung vào cơ sở chọn vật liệu bê tông cốt thép, so sánh ưu nhược điểm của các hệ kết cấu chịu lực (tường chịu lực, lõi cứng, ống, khung). Tác giả lựa chọn hệ khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp sàn sườn kê bốn cạnh cho công trình dưới 8 tầng. Dựa trên diện truyền tải của khung trục 7 (nhịp dầm $7,8\text{ m}$ và $2,6\text{ m}$, bước cột $3,8\text{ m}$), chương 2 lập bảng tính lực dọc sơ bộ $N$ để xác định tiết diện cột tầng 1-3 ($22 \times 45\text{ cm}$), cột tầng 4-5 ($22 \times 35\text{ cm}$), kích thước các dầm và chiều dày bản sàn $100\text{ mm}$.
Phần II - Giải pháp kết cấu: Chương 3 - Tính toán sàn tầng 3
Chương 3 giải quyết bài toán tính toán tải trọng và thiết kế cốt thép sàn tầng điển hình.
- Tải trọng tác dụng lên sàn:
- Tĩnh tải tính toán ($g_{tt}$): Lớp sàn phòng học tầng 2-5 là $383,6\text{ daN/m}^2$; sàn mái là $331,6\text{ daN/m}^2$; tường bao 220 mm là $441\text{ daN/m}^2$; tường ngăn 110 mm là $259,5\text{ daN/m}^2$.
- Hoạt tải tính toán ($p_{tt}$): Phòng học đạt $240\text{ daN/m}^2$ ($p_{tc} = 200$, hệ số $n = 1,2$); hành lang đạt $360\text{ daN/m}^2$ ($p_{tc} = 300\text{ daN/m}^2$, hệ số $n = 1,2$); sàn mái đạt $97,5\text{ daN/m}^2$ ($p_{tc} = 75$, hệ số $n = 1,3$).
- Tổng tải trọng toàn phần tính toán ($q_{tt}$): Phòng học đạt $623,6\text{ daN/m}^2$; hành lang đạt $743,6\text{ daN/m}^2$; sàn mái đạt $429,1\text{ daN/m}^2$.
| Loại sàn / Cấu kiện |
Tĩnh tải $g_{tt}$ ($\text{daN/m}^2$) |
Hoạt tải $p_{tt}$ ($\text{daN/m}^2$) |
Tổng tải $q_{tt}$ ($\text{daN/m}^2$) |
| Phòng học (tầng 2-5) |
383,6 |
240,0 |
623,6 |
| Hành lang (tầng 2-5) |
383,6 |
360,0 |
743,6 |
| Sàn mái |
331,6 |
97,5 |
429,1 |
| Tường xây bao 220 mm |
441,0 |
- |
441,0 |
| Tường ngăn phòng 110 mm |
259,5 |
- |
259,5 |
- Tính toán nội lực và chọn cốt thép cho 6 loại ô bản sàn:
| Ô sàn |
Vị trí công năng |
Kích thước $L_1 \times L_2$ (m) |
Tỷ số $L_2/L_1$ |
Sơ đồ tính toán |
Cốt thép nhịp |
Cốt thép gối |
| S1 |
Phòng học, phòng làm việc |
$3,8 \times 7,8$ |
2,05 |
Khớp dẻo |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,5\text{ cm}^2$) |
$\phi 8\text{a}200$ |
| S2 |
Hành lang trục 1-2, 12-13 |
$2,6 \times 4,2$ |
1,62 |
Đàn hồi |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,01\text{ cm}^2$) |
$\phi 8\text{a}150$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2$) |
| S3 |
Hành lang trục giữa |
$2,6 \times 3,8$ |
1,46 |
Đàn hồi |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,01\text{ cm}^2$) |
$\phi 8\text{a}150$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2$) |
| S4 |
Khu vệ sinh |
$3,8 \times 3,9$ |
1,02 |
Đàn hồi |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,01\text{ cm}^2$) |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,01\text{ cm}^2$) |
| S5 |
Chiếu tới thang trục 2-3 |
$1,8 \times 3,8$ |
2,11 |
Khớp dẻo (bản dầm) |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,5\text{ cm}^2$) |
- |
| S6 |
Chiếu tới thang trục 12-13 |
$1,8 \times 4,2$ |
2,33 |
Khớp dẻo (bản dầm) |
$\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,5\text{ cm}^2$) |
- |
Phần II - Giải pháp kết cấu: Chương 4 - Tính toán khung trục 5
(Lưu ý: Bìa nhiệm vụ đề tài ghi "Thiết kế khung trục 7", nhưng nội dung tính toán kỹ thuật tại Chương 4 của văn bản trình bày chi tiết bài toán "Tính toán khung trục 5").
Chương này xác định kích thước hình học, gom tải trọng và tính toán nội lực khung trục:
- Kích thước tính toán: Nhịp dầm $L_{AB} = 2,715\text{ m}$, $L_{BC} = 8,17\text{ m}$. Chiều cao cột tầng 1 lấy $h_1 = 5,04\text{ m}$ (do giả định đài móng sâu cách đất tự nhiên 0,5 m; $h_1 = 3,9 + 0,75 + 0,5 - 0,3/2 = 5,04\text{ m}$). Các tầng 2 đến tầng 5 có chiều cao tính toán $h = 3,6\text{ m}$.
- Xác định tĩnh tải khung: Tĩnh tải phân bố trên dầm gồm tải tường xây và tải sàn quy đổi ($g_1 = 2556\text{ daN/m}$, $g_2 = 570,6\text{ daN/m}$); tĩnh tải tập trung truyền từ dầm dọc và tường ngoài tại nút C ($G_C = 6475,38\text{ daN}$), nút B ($G_B = 6475,38\text{ daN} + 1634\text{ daN}$), lan can ($840,8\text{ daN}$). Xác định tĩnh tải mái gồm tường thu hồi ($ht_1 = 2,01\text{ m}$, $ht_2 = 1,15\text{ m}$), dầm dọc, sê nô và sàn mái.
- Xác định hoạt tải khung: Lập hai trường hợp tải lệch tầng/so le gồm Hoạt tải 1 (bố trí tải tại nhịp phòng học tầng 2, 4 với $p_1 = 818,97\text{ daN/m}$, hành lang tầng 3, 5 với $p_2 = 585\text{ daN/m}$) và Hoạt tải 2 (đảo nhịp tải trọng).
- Tải trọng gió tĩnh: Tính toán với $W_0 = 55\text{ daN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2$, bề rộng đón gió $B = 3,8\text{ m}$, hệ số khí động đẩy $c_đ = +0,8$, hút $c_h = -0,6$. Hệ số độ cao $k$ quy ước lấy $k = 0,67$ cho tầng 1 đến 3 và $k = 0,77$ cho tầng 4, 5. Tải tập trung gió quy về đỉnh khung gồm gió đẩy $S_đ = 266,5\text{ daN}$ và gió hút $S_h = 524\text{ daN}$.
- Tính toán cốt thép cột: Tính toán mẫu cho phần tử cột tầng 1 (tiết diện $22 \times 45\text{ cm}$), chiều dài tính toán $l_0 = 0,7 \times H = 0,7 \times 5,04 = 3,528\text{ m}$. Chiều cao làm việc $h_0 = 41\text{ cm}$, độ mảnh $\lambda = l_0 / h = 352,8 / 45 = 7,84 < 8$ (bỏ qua uốn dọc, lấy hệ số $\eta = 1$), độ lệch tâm ngẫu nhiên $e_a = 1,5\text{ cm}$.
Kết quả và đóng góp
Kết quả cụ thể đạt được trong văn bản đồ án:
- Thiết kế hoàn chỉnh giải pháp kiến trúc cho công trình nhà học 5 tầng cấp III, bảo đảm các tiêu chuẩn lớp học, hành lang thoát hiểm và chiếu sáng tự nhiên.
- Thiết lập quy chuẩn tính toán tải trọng tĩnh và hoạt tải sàn chi tiết theo TCVN 2737-1995 với các mốc tải trọng cụ thể: phòng học đạt $623,6\text{ daN/m}^2$, hành lang $743,6\text{ daN/m}^2$, mái $429,1\text{ daN/m}^2$.
- Hoàn thành bố trí cốt thép cho 6 phân loại ô bản sàn tầng 3; toàn bộ các ô sàn đều thỏa mãn điều kiện chịu lực khi bố trí thép $\phi 8\text{a}200$ ở nhịp và $\phi 8\text{a}150 \div \phi 8\text{a}200$ ở gối với hàm lượng cốt thép hợp lý.
- Xác định chi tiết các trường hợp tải trọng tác dụng vào hệ khung phẳng gồm tĩnh tải, hai trường hợp hoạt tải so le và tải trọng gió tĩnh phân bố dọc chiều cao khung.
- Kiểm tra khả năng chịu nén lệch tâm của cột khung tầng 1 với tiết diện $22 \times 45\text{ cm}$, xác nhận cột có độ mảnh nhỏ ($\lambda = 7,84$), không chịu ảnh hưởng nguy hiểm của uốn dọc trong mặt phẳng khung.
Đóng góp của đồ án:
- Tác giả đã cụ thể hóa quy trình tích hợp giữa phương pháp giải tích đàn hồi và phương pháp khớp dẻo cho từng ô bản sàn tùy thuộc điều kiện biên và tỷ số cạnh, giúp tối ưu hóa lượng thép sàn thực tế.
- Xây dựng sơ đồ quy đổi tải trọng phân bố sàn dạng hình học phức tạp (tam giác, hình thang) về tải phân bố đều tương đương để phục vụ giải khung phẳng.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của tài liệu:
- Do văn bản trích dẫn đồ án dừng lại ở bước tính toán cốt thép cột phần tử 2 của Chương 4, các nội dung tiếp theo được nêu trong nhiệm vụ gồm: tổ hợp nội lực dầm - cột khung, tính cốt thép dầm khung, thiết kế móng khung trục và toàn bộ Phần III (Thiết kế thi công chiếm 45% khối lượng) chưa xuất hiện số liệu tính toán chi tiết trong phần văn bản này.
- Có sự không nhất quán giữa trang bìa nhiệm vụ (giao thiết kế khung trục 7) và tiêu đề nội dung tính toán tại Chương 4 (ghi tính toán khung trục 5). Tuy nhiên, về mặt sơ đồ hình học và bước cột ($3,8\text{ m}$), khung trục 5 và khung trục 7 có tính chất đối xứng và diện chịu tải tương đương.
- Tính toán tải trọng gió sử dụng giả thiết đơn giản hóa khi gộp chung một hệ số độ cao $k$ cho các nhóm tầng (tầng 1-3 lấy $k = 0,67$; tầng 4-5 lấy $k = 0,77$).
Hướng mở và phát triển tiếp:
- Triển khai đầy đủ bảng tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất ($M_{max}, M_{min}, N_{tu}, Q_{tu}$) cho toàn bộ các tiết diện dầm và cột của khung trục.
- Tính toán chi tiết phương án nền móng (móng cọc bê tông cốt thép hoặc móng nông) dưới chân cột khung dựa trên số liệu địa chất cụ thể tại hiện trường thành phố Hà Giang.
- Lập biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm, phần thân và tiến độ thi công tổng thể cho công trình.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho:
- Sinh viên chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép 2 hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng mảng đề tài công trình công cộng, trường học thấp tầng.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tra cứu ví dụ thực tế về quy trình tính toán bản sàn toàn khối, cách tra hệ số ngàm đàn hồi, công thức tính toán tải trọng gió tĩnh theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.
- Phần đáng tham khảo nhất trong đồ án là Chương 3 (phân loại và tính chi tiết 6 dạng ô sàn từ phòng học, hành lang đến sảnh chiếu tới cầu thang) và Chương 4 (phương pháp chuyển đổi tải trọng hình thang, tam giác truyền từ sàn vào khung và phương pháp tính tải trọng gió cho công trình mái dốc).
Câu hỏi thường gặp
-
Công trình Trường THCS Hà Giang có chiều cao, số tầng và thuộc cấp công trình nào?
Công trình gồm 5 tầng cộng 1 tầng áp mái (không có tầng hầm), chiều cao đỉnh mái là 21,40 m tính từ mặt đất tự nhiên (tầng 1 cao 3,9 m; tầng 2-5 cao 3,6 m; tầng áp mái cao 3,1 m). Công trình được xếp vào Cấp III (công trình có số tầng nhỏ hơn 8).
-
Tại sao công trình này không tính toán thành phần động của tải trọng gió?
Theo quy chuẩn TCVN 2737-1995, các công trình xây dựng dân dụng có tổng chiều cao $H < 40\text{ m}$ không bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió mà chỉ cần xác định thành phần gió tĩnh. Do công trình có chiều cao đỉnh mái 21,40 m nên tác giả chỉ tính thành phần tĩnh với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 55\text{ daN/m}^2$ (vùng gió I, địa hình C).
-
Phương pháp tính toán bản sàn tầng 3 được phân chia như thế nào giữa các ô sàn?
Tác giả phân loại dựa trên tỷ số cạnh $L_2/L_1$: các ô sàn làm việc một phương ($L_2/L_1 > 2$) gồm ô sàn phòng học S1, sàn chiếu tới cầu thang S5 và S6 được tính theo sơ đồ khớp dẻo; các ô sàn làm việc hai phương ($L_2/L_1 \le 2$) gồm hành lang S2, S3 và nhà vệ sinh S4 được tính theo sơ đồ đàn hồi bản kê bốn cạnh ngàm cứng.
-
Vì sao có sự khác biệt giữa tên "Khung trục 7" trong nhiệm vụ và "Khung trục 5" trong nội dung Chương 4?
Đây là sai sót về mặt biên tập văn bản của tác giả trong đồ án. Tuy nhiên, theo mặt bằng kiến trúc và lưới cột công trình, khung trục 5 và khung trục 7 đều là các khung ngang điển hình đi qua nhịp lớp học ($7,8\text{ m}$) và hành lang ($2,6\text{ m}$) với bước cột giống nhau ($3,8\text{ m}$), do đó quy trình gom tải và giá trị nội lực tính toán là tương đương.
-
Cốt thép sử dụng trong thiết kế sàn tầng 3 có quy cách ra sao?
Toàn bộ các ô bản sàn tầng 3 đều sử dụng thép nhóm AI đường kính $\phi 8$. Trong đó, cốt thép chịu mômen dương ở giữa nhịp được bố trí $\phi 8\text{a}200$; cốt thép chịu mômen âm tại gối liên kết bố trí từ $\phi 8\text{a}150$ (đối với ô sàn hành lang S2, S3) đến $\phi 8\text{a}200$ (đối với ô sàn vệ sinh S4 và ô sàn phòng học S1).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Trường THCS Hà Giang – Nhà học 5 tầng" của sinh viên Đỗ Anh Hiệp là một hồ sơ thiết kế kỹ thuật điển hình cho công trình giáo dục thấp tầng sử dụng kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối. Văn bản thể hiện đầy đủ quy trình kỹ thuật từ bố trí công năng kiến trúc, xác định chỉ tiêu vật liệu đến tính toán chi tiết tải trọng, nội lực bản sàn và khung ngang chịu lực theo các tiêu chuẩn Việt Nam. Mặc dù phần văn bản trích dẫn chưa bao hàm trọn vẹn nội dung tính móng và tổ chức thi công, các số liệu tính toán kết cấu sàn và khung trục trong đồ án cung cấp tài liệu mẫu mực, có giá trị học thuật và ứng dụng cao cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp.
