Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong giai đoạn phát triển kinh tế của đất nước, hạ tầng kỹ thuật và các công trình đầu tư trọng điểm đòi hỏi sự phát triển đồng bộ nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất, dịch vụ và lưu thông thông tin. Ngành Bưu điện đã đầu tư xây dựng trụ sở làm việc "Trung tâm điều hành thông tin cáp sợi quang" với chức năng điều hành mạng lưới thông tin liên lạc trong toàn quốc và kết nối quốc tế. Đồ án tốt nghiệp của tác giả Lê Văn Quý (lớp XD902, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, khóa học 2005 - 2009) thực hiện nhiệm vụ thiết kế kiến trúc và tính toán kết cấu cho công trình kỹ thuật chuyên dụng này.
Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu - thiết kế được văn bản xác định cụ thể qua các nội dung sau:
- Thiết kế công trình cao tầng có hình khối kiến trúc hiện đại, uy nghiêm và phù hợp với quy hoạch chung của thành phố.
- Tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành do Nhà nước ban hành.
- Đáp ứng đầy đủ công năng sử dụng chuyên ngành viễn thông và khả năng mở rộng phát triển liên tục trong hiện tại cũng như tương lai.
- Bảo đảm điều kiện làm việc, sinh hoạt, lưu thông thuận tiện trong môi trường công sở hiện đại.
- Tổ chức dây chuyền công nghệ hợp lý giữa các phòng chức năng, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác quản lý, điều hành và bảo dưỡng thiết bị bưu điện.
- Bố trí hoàn chỉnh khu vệ sinh nam - nữ độc lập tại tất cả các tầng.
- Thiết kế hệ thống giao thông đứng gồm thang máy và thang bộ đáp ứng lưu thông thường xuyên và thoát hiểm khi có sự cố.
- Trang bị đồng bộ các hệ thống kỹ thuật công trình liên quan như cấp điện, cấp thoát nước, thông gió và phòng cháy chữa cháy.
Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình "Nhà kỹ thuật trung tâm điều hành thông tin cáp sợi quang".
- Phạm vi không gian: Công trình được xây dựng tại khu đất thuộc ngành bưu điện trên đường Huỳnh Thúc Kháng, thành phố Hà Nội (khu vực giáp ranh Đài truyền hình Hà Nội, phía Tây giáp tháp truyền hình, phía Bắc giáp đường Huỳnh Thúc Kháng, phía Đông giáp đường nội bộ vào trụ sở chính của Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam). Khu đất có kích thước thực tế là 129,5 m x 26,8 m; diện tích khu đất xây dựng là 37,5 m x 26,8 m. Trong đồ án tốt nghiệp, công trình được nâng quy mô mặt bằng lên 36 m x 26 m, chiều cao 7 tầng (tổng chiều cao đỉnh mái là 57 m).
- Phạm vi thời gian: Dữ liệu thiết kế, tiêu chuẩn tải trọng và công nghệ thi công được tổng hợp trong khóa học 2005 - 2009.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án áp dụng hệ thống lý thuyết tính toán kết cấu bê tông cốt thép, cơ học kết cấu và các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam:
-
Khung tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật:
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737-95 dùng để xác định tải trọng gió (công trình xây dựng tại Hà Nội thuộc vùng áp lực gió II-B với giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 95\text{ kg/m}^2$, hệ số độ tin cậy $n = 1,2$).
- Giáo trình "Kết cấu Bê tông cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản" (sử dụng bảng tra Phụ lục 17 để xác định tỷ số nội lực và hệ số tính toán bản kê bốn cạnh).
- Quy chuẩn phân loại tải trọng tĩnh tải vật liệu và hoạt tải sử dụng theo chức năng phòng ban công sở.
-
Phương pháp tính toán thực tế:
- Phương pháp tính toán bản sàn: Áp dụng sơ đồ đàn hồi. Tùy thuộc tỷ số cạnh dài trên cạnh ngắn ($l_2/l_1$), bản sàn được phân thành bản kê bốn cạnh làm việc hai phương ($l_2/l_1 \le 2$) hoặc bản loại dầm làm việc một phương ($l_2/l_1 > 2$). Dải bản có bề rộng đơn vị $b = 1\text{ m}$ được cắt ra để tính toán nội lực và bố trí thép.
- Phương pháp tính toán khung chịu lực: Mô hình hóa khung phẳng (Khung trục 2) chịu các tổ hợp tải trọng không gian quy đổi; phân tích nội lực kết cấu bằng chương trình máy tính SAP 2000.
- Phương pháp tổ hợp nội lực: Thiết lập hai nhóm tổ hợp cơ bản:
- Tổ hợp cơ bản 1: Tĩnh tải + 1 Hoạt tải (hoạt tải sử dụng hoặc tải trọng gió).
- Tổ hợp cơ bản 2: Tĩnh tải + 0,9 $\times$ (ít nhất 2 Hoạt tải).
Xác định 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất tại từng tiết diện: ($M_{\max}$, $N_{\text{tương ứng}}$), ($M_{\min}$, $N_{\text{tương ứng}}$), ($N_{\max}$, $M_{\text{tương ứng}}$) và lực cắt tuyệt đối lớn nhất $Q_{\max}$ tại chân cột.
- Phương pháp tính toán cấu kiện nén lệch tâm: Tính cốt thép cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm phẳng theo trạng thái giới hạn về cường độ, phân biệt trường hợp nén lệch tâm lớn và nén lệch tâm bé dựa trên chiều cao vùng nén $x$ và giới hạn $\xi_R h_0$.
-
Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình bưu điện, số liệu khí hậu địa phương Hà Nội theo tiêu chuẩn quy chuẩn xây dựng, các thông số cơ lý của bê tông mác 250# ($R_n = 145\text{ kG/cm}^2$), bê tông mác 300# ($R_n = 170\text{ kG/cm}^2$, $R_k = 12\text{ kG/cm}^2$), cốt thép nhóm AII ($R_a = R_a' = 2800\text{ kG/cm}^2$) và cốt thép nhóm CI ($R_a = 2250\text{ kG/cm}^2$, $R_{ad} = 1750\text{ kG/cm}^2$).
Thiết kế và giải pháp kỹ thuật công trình
Là đồ án chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng dân dụng và công nghiệp, các giải pháp không gian kiến trúc, hệ thống kỹ thuật và phương án kết cấu chịu lực được triển khai chi tiết:
Giải pháp kiến trúc và công năng mặt bằng
Công trình gồm một khối chính cao 7 tầng, mặt bằng hình chữ nhật kích thước 36 m x 26 m:
- Tầng trệt (cao 3,3 m): Bố trí gara để xe cho cán bộ công nhân viên, phòng thường trực bảo vệ, khu vệ sinh. Mặt trước có cầu thang lớn dẫn lên đại sảnh tầng 1, hai bên bố trí bồn hoa tạo cảnh quan. Bước cột 3-4 (trục D-E) bố trí 2 thang máy và 1 thang bộ. Tại bước cột 3-4 phía ngoài cùng bên trái bố trí thang bộ thoát hiểm rộng 1 m; đối diện là hộp kỹ thuật thu gom rác thải từ các tầng cao.
- Tầng 1: Đại sảnh nối liền thang bộ chính rộng 6,3 m. Hai bên sảnh là 2 phòng làm việc lãnh đạo diện tích $35\text{ m}^2$/phòng. Đi sâu vào bên trong là phòng làm việc điều hành thông tin diện tích lớn ($14\text{ m} \times 25\text{ m}$). Dọc hành lang bố trí cụm thang máy, thang bộ, hộp kỹ thuật, kho chứa thiết bị phụ kiện, khu vệ sinh và thang thoát hiểm.
- Tầng 2 đến tầng 6: Mỗi tầng bố trí 2 phòng làm việc lớn ở hai đầu công trình với kích thước $14\text{ m} \times 25\text{ m}$, khu giao thông và phụ trợ kỹ thuật giữ nguyên vị trí như tầng 1.
- Tầng mái: Bố trí 1 bể nước dung tích xấp xỉ $70\text{ m}^3$, không gian giải khát, nghỉ ngơi sau ca làm việc có trồng cây xanh. Toàn bộ bước C-D và một phần hai bước BC, DE được đổ bê tông mái che phục vụ phòng điều hòa trung tâm và khu vực dịch vụ giải khát.
Hệ thống hạ tầng kỹ thuật phụ trợ
- Hệ thống chiếu sáng: Diện tích vách kính phản quang chịu lực chiếm 3/5 bề mặt thoáng bên ngoài, khai thác tối đa ánh sáng tự nhiên. Hệ thống đèn huỳnh quang (bóng nê-ông) bố trí phục vụ chiếu sáng nhân tạo ban đêm.
- Hệ thống cấp - thoát nước: Bể chứa nước mái dung tích $70\text{ m}^3$ cung cấp nước sinh hoạt và dự phòng chữa cháy. Mạng đường ống cấp nước đi ngầm trong tường; mỗi tầng lắp đặt 2 họng nước cứu hỏa chuyên dụng. Bể nước ngầm tại tầng trệt dự trữ và bơm tiếp nước lên mái. Nước thải sinh hoạt từ thiết bị vệ sinh thoát theo trục đứng xuống bể tự hoại và hố ga trước khi xả vào hệ thống thoát nước thành phố. Thoát nước mưa mái tạo dốc về hai phía, dẫn vào máng thu và ống đứng xuống đất.
- Hệ thống cấp điện: Yêu cầu vận hành thông tin liên lạc quốc gia không được phép gián đoạn. Nguồn điện cấp qua hai tuyến độc lập (tuyến chính và tuyến dự phòng tự động chuyển mạch khi xảy ra sự cố). Trạm biến áp cùng máy phát điện dự phòng độc lập được bố trí tại tầng trệt. Mạng lưới dây dẫn phân phối đi ngầm trong kết cấu sàn, cột và trần.
- Hệ thống giao thông nội bộ: Gồm 2 thang máy vận chuyển người lên các tầng cao; 1 thang bộ trung tâm nằm trong lõi cứng kích thước ô $7\text{ m} \times 5\text{ m}$ phục vụ lưu thông giữa các tầng lân cận và vận chuyển thiết bị; 1 thang bộ thoát nạn rộng 1 m bố trí ngoài biên nhà. Chiều rộng hành lang trung tâm đạt $7\text{ m}$ đến $7,5\text{ m}$ bảo đảm không ùn tắc tại sảnh chờ.
Giải pháp kết cấu tổng thể
- Kết cấu phần thân: Hệ khung dầm, sàn và lõi cứng bê tông cốt thép toàn khối. Trong đó, hệ vách và lõi cứng chịu phần lớn tải trọng ngang (gió); hệ khung chịu tải trọng đứng và chia sẻ một phần tải trọng ngang; hệ bản sàn chịu tải trọng bản thân và hoạt tải sử dụng, đồng thời đóng vai trò sàn cứng truyền lực ngang vào vách lõi.
- Kết cấu bao che: Tường ngăn khu vệ sinh và phòng làm việc xây gạch dày 110 mm và 220 mm. Mặt ngoài bao che bằng vách kính khung chịu lực kết hợp tường xây tạo hình kiến trúc.
- Kết cấu phần ngầm: Do công trình cao tầng có tải trọng chân cột lớn và điều kiện địa chất công trình tại khu vực xây dựng không thuận lợi, giải pháp móng cọc ép được lựa chọn làm phương án chịu lực chính.
Nội dung chính theo từng chương
Văn bản đồ án được phân chia thành hai phần chính:
Phần I: Kiến trúc công trình
Phần này trình bày tổng quan khu đất, giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng, tổ chức không gian chức năng từ tầng trệt đến tầng mái, đồng thời giải quyết các yêu cầu kỹ thuật chuyên ngành về chiếu sáng tự nhiên, cấp điện liên tục, cấp thoát nước và giải pháp thoát hiểm. Tác giả đưa ra các thông số cụ thể về kích thước ô lưới cột, diện tích các phòng ban điều hành thông tin bưu điện và phân tích các yêu cầu dây chuyền làm việc đặc thù của trung tâm viễn thông.
Phần II: Kết cấu
Trọng tâm tính toán kết cấu của đồ án bao gồm hai nội dung kỹ thuật:
1. Thiết kế sàn tầng điển hình
- Lựa chọn chiều dày bản sàn: Dựa trên công thức $h_b = (D/m) \cdot l$ (với $m = 45$ cho bản liên tục, cạnh ngắn $l = 3,5\text{ m}$, tải trọng trung bình $D = 1$), tính ra sơ bộ $h_b = 7,8\text{ cm}$. Tác giả chọn thống nhất chiều dày bản sàn chịu lực $h_b = 10\text{ cm}$ cho toàn bộ mặt bằng tầng. Bề rộng dầm sàn giả thiết $b = 220\text{ mm}$. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ $a = 2\text{ cm}$, chiều cao làm việc của cốt thép $h_0 = 8\text{ cm}$.
- Xác định tĩnh tải và hoạt tải sàn:
| Hạng mục kết cấu |
Cấu tạo các lớp vật liệu |
Chiều dày (cm) |
Khối lượng thể tích ($\text{kg/m}^3$) |
Hệ số vượt tải ($n$) |
Tải trọng tính toán ($\text{kg/m}^2$) |
| Sàn phòng làm việc / Kho / Hành lang |
Gạch hoa lát sàn |
1,0 |
2000 |
1,1 |
22,0 |
|
Vữa lót xi măng |
3,0 |
1800 |
1,3 |
70,2 |
|
Bản BTCT chịu lực |
10,0 |
2500 |
1,1 |
275,0 |
|
Vữa trát trần |
2,0 |
1800 |
1,3 |
46,8 |
|
Tổng tĩnh tải sàn thường |
|
|
|
414,0 |
| Sàn nhà vệ sinh (WC) |
Gạch chống trơn |
1,5 |
2200 |
1,1 |
36,3 |
|
Vữa lót |
2,0 |
1800 |
1,3 |
46,8 |
|
Bê tông chống thấm |
4,0 |
2500 |
1,1 |
110,0 |
|
Bản BTCT chịu lực |
10,0 |
2500 |
1,1 |
275,0 |
|
Vữa trát trần |
2,0 |
1800 |
1,3 |
46,8 |
|
Tổng tĩnh tải sàn WC |
|
|
|
514,9 $\approx$ 515,0 |
| Hoạt tải sử dụng |
Phòng làm việc ($O_1$) |
- |
Tiêu chuẩn: 150 |
1,3 |
195,0 |
|
Kho ($O_3, O_4, O_5$) |
- |
Tiêu chuẩn: 150 |
1,3 |
195,0 |
|
Hành lang ($O_2, O_7, O_9$) |
- |
Tiêu chuẩn: 300 |
1,2 |
360,0 |
|
Nhà vệ sinh ($O_6, O_8$) |
- |
Tiêu chuẩn: 200 |
1,3 |
260,0 |
- Phân loại và tính toán các ô bản sàn: Toàn bộ mặt bằng gồm 9 loại ô sàn ($S_1$ đến $S_9$):
- Bản kê bốn cạnh: $S_1$ ($3,5 \times 5\text{ m}$, tỷ số $l_2/l_1 = 1,4$), $S_2$ ($2,75 \times 5\text{ m}$, 1,8), $S_3$ ($4 \times 4,28\text{ m}$, 1,1), $S_5$ ($2,5 \times 2,75\text{ m}$, 1,1), $S_7$ ($3,5 \times 5\text{ m}$, 1,4), $S_8$ ($3,5 \times 5\text{ m}$, 1,4).
- Bản loại dầm: $S_4$ ($1,2 \times 2,5\text{ m}$, tỷ số $l_2/l_1 = 2,1$), $S_6$ ($1,5 \times 5\text{ m}$, 3,3), $S_9$ ($2 \times 4,25\text{ m}$, 2,2).
- Kết quả tính toán nội lực và bố trí cốt thép đại diện:
- Ô sàn $S_1$ (Phòng làm việc, tổng tải $609\text{ kg/m}^2$): Mô men nhịp phương ngắn $M_1 = 218,29\text{ kGm}$ ($A_s = 0,986\text{ cm}^2$), mô men nhịp phương dài $M_2 = 111,22\text{ kGm}$ ($A_s = 0,5\text{ cm}^2$). Mô men gối $M_I = 491,68\text{ kGm}$ ($A_s = 2,25\text{ cm}^2$), $M_{II} = 249,48\text{ kGm}$ ($A_s = 1,129\text{ cm}^2$). Cốt thép chọn bố trí: $\phi 6\text{ a}200$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2$).
- Ô sàn $S_7$ (Hành lang, tổng tải $774\text{ kg/m}^2$): $M_1 = 254,83\text{ kGm}$ ($A_s = 1,15\text{ cm}^2$), $M_2 = 129,82\text{ kGm}$ ($A_s = 0,58\text{ cm}^2$), $M_I = 573,98\text{ kGm}$ ($A_s = 2,64\text{ cm}^2$), $M_{II} = 291,24\text{ kGm}$ ($A_s = 1,329\text{ cm}^2$). Chọn thép $\phi 6\text{ a}200$ nhịp và $\phi 6\text{ a}200$ gối.
- Ô sàn loại dầm $S_6$ ($1,5 \times 5\text{ m}$, tổng tải $775\text{ kg/m}^2$): Mô men gối $M_g = -109,14\text{ kGm}$ ($A_s = 0,5\text{ cm}^2 \rightarrow$ chọn $\phi 8\text{ a}200$), mô men nhịp $M_{nh} = 54,5\text{ kGm}$ ($A_s = 0,24\text{ cm}^2 \rightarrow$ chọn $\phi 6\text{ a}200$).
- Kết quả các ô bản còn lại được tổng hợp trong Bảng 4 của đồ án với hàm lượng cốt thép $\mu$ dao động từ $0,01%$ đến $0,48%$, đáp ứng yêu cầu cấu tạo tối thiểu ($\mu_{\min} = 0,05%$).
2. Thiết kế Khung trục 2
- Kích thước sơ bộ cấu kiện:
- Dầm dọc trục ($D_1$ đến $D_6$): Nhịp $l = 7\text{ m}$, chiều cao chọn $h = 60\text{ cm}$, bề rộng $b = 22\text{ cm}$.
- Dầm khung ngang ($DD_1$ đến $DD_{10}$): Nhịp $l = 5\text{ m}$, chiều cao chọn $h = 50\text{ cm}$, bề rộng $b = 22\text{ cm}$.
- Dầm phụ: Chiều cao chọn $h = 35\text{ cm}$, bề rộng $b = 22\text{ cm}$.
- Tiết diện cột (tính theo công thức diện truyền tải $F = (1,2 \div 1,5) N / R_n$ với bê tông mác 250#):
- Cột biên (trục A-2, F-2): Diện tích chịu tải $S = 2,5 \times 7 = 17,5\text{ m}^2$, lực dọc $N = 183,75\text{ tấn}$, diện tích yêu cầu $F_c = 1520,6\text{ cm}^2 \rightarrow$ chọn tiết diện cột vuông $40 \times 40\text{ cm}$.
- Cột giữa (trục B-2, C-2, D-2, E-2): Diện tích chịu tải $S = 5 \times 7 = 35\text{ m}^2$, lực dọc $N = 367,5\text{ tấn}$, diện tích yêu cầu $F_c = 3041,75\text{ cm}^2 \rightarrow$ chọn tiết diện chữ nhật $50 \times 40\text{ cm}$.
- Tải trọng tác dụng lên khung trục 2:
- Tĩnh tải bản thân dầm: Dầm $22 \times 60$ ($419,16\text{ kg/m}$), dầm $22 \times 50$ ($345,8\text{ kg/m}$), dầm $22 \times 35$ ($245,45\text{ kg/m}$). Tĩnh tải cột $40 \times 40$ ($496\text{ kg/m}$), cột $50 \times 40$ ($613\text{ kg/m}$). Trọng lượng vách kính $Q_k = 44\text{ kg/m}^2$.
- Tĩnh tải sàn mái: Tổng trọng tải $648\text{ kg/m}^2$ (gồm vữa trát 2 cm, bê tông gạch vỡ tạo dốc 10 cm, bê tông chống thấm 4 cm, bản BTCT 10 cm).
- Tải trọng gió (tính toán cho bề rộng đón gió $B = 7\text{ m}$ theo TCVN 2737-95):
| Tầng |
Độ cao $z$ (m) |
Hệ số độ cao ($k$) |
Áp lực gió đẩy $W_d$ ($\text{kg/m}^2$) |
Áp lực gió hút $W_h$ ($\text{kg/m}^2$) |
| 1 |
3,3 |
0,812 |
518,0 |
388,5 |
| 2 |
7,8 |
0,947 |
604,0 |
453,0 |
| 3 |
12,3 |
1,040 |
664,0 |
497,0 |
| 4 |
16,8 |
1,100 |
700,0 |
525,0 |
| 5 |
21,3 |
1,140 |
728,0 |
546,0 |
| 6 |
25,8 |
1,180 |
756,0 |
567,0 |
| 7 |
30,3 |
1,220 |
777,0 |
581,0 |
- Xử lý nội lực và tính thép cột trục A (phần tử C1 tầng 1):
- Chiều dài tính toán cột: $l_0 = 0,7 \times H_{\text{tầng}} = 0,7 \times 450 = 315\text{ cm}$. Tỷ số mảnh $\lambda = l_0 / h = 231 / 60 = 4,62 < 8$, cho phép bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc ($\eta = 1$). Bê tông cấp độ bền B25 (mác 300#), cốt thép dọc nhóm AII có $\xi_R = 0,573$. Lớp bảo vệ $a = a' = 4\text{ cm}$, $h_0 = 36\text{ cm}$.
- Cặp nội lực 1 ($M = 19625,13\text{ kGm}$, $N = 214936,49\text{ kG}$): Độ lệch tâm $e_0 = 8,8\text{ cm}$, chiều cao vùng nén tính toán $x = 32,3\text{ cm} > \xi_R h_0 = 20,6\text{ cm} \rightarrow$ kết cấu chịu nén lệch tâm bé.
- Cặp nội lực 2 ($M = -14742,61\text{ kGm}$, $N = -213516,49\text{ kG}$): Độ lệch tâm $e_0 = 6,7\text{ cm} < 0,2 h_0 = 7,2\text{ cm}$, chiều cao vùng nén quy đổi $x' = 29,6\text{ cm} \rightarrow$ tiếp tục thuộc trường hợp nén lệch tâm bé.
Kết quả và đóng góp
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
-
Hạn chế trong văn bản:
- Phạm vi tính toán chi tiết của đồ án mới tập trung vào hệ sàn tầng điển hình, khung ngang trục 2 và cấu kiện cột biên tầng 1; chưa thể hiện chi tiết tính toán cho toàn bộ các khung còn lại và hệ thống dầm dọc.
- Sự làm việc đồng thời giữa hệ khung và lõi cứng chịu tải trọng ngang mới được định hướng ở phần giải pháp tổng thể, chưa xuất hiện phần tính toán kiểm tra biến dạng ngang, chuyển vị đỉnh công trình và chi tiết cốt thép vách lõi.
- Phần móng cọc ép chỉ mới dừng lại ở việc lựa chọn giải pháp sơ bộ theo điều kiện địa chất yếu mà chưa triển khai nội dung tính toán sức chịu tải của cọc và đài móng.
-
Hướng phát triển tiếp:
- Mở rộng tính toán không gian 3D cho toàn bộ kết cấu công trình, phân tích chính xác tỷ lệ phân chia tải trọng ngang giữa khung và hệ thống vách - lõi thang máy.
- Triển khai tính toán hoàn chỉnh phần kết cấu móng cọc ép (xác định sức chịu tải vật liệu, sức chịu tải đất nền, số lượng cọc, bố trí đài cọc và giằng móng).
- Xem xét bổ sung kiểm tra kết cấu công trình dưới tác động của tải trọng động lực học như gió động và động đất theo các tiêu chuẩn chuyên ngành hiện đại.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo thực hành hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp (đặc biệt là sinh viên năm cuối làm đồ án tốt nghiệp), kỹ sư thiết kế kết cấu công trình cao tầng:
- Nội dung sàn tầng: Cung cấp phương pháp phân loại ô bản sàn theo tỷ số cạnh ngắn - cạnh dài ($l_2/l_1$), quy trình tra bảng hệ số và các bước tính toán cốt thép sàn theo sơ đồ đàn hồi.
- Nội dung khung và tải trọng: Cung cấp ví dụ thực tế về phương pháp thu thập tĩnh tải phân lớp, quy đổi hoạt tải từ diện truyền tải sàn hình thang, hình tam giác lên hệ dầm khung; phương pháp xác định và gán tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95.
- Nội dung tính cột: Minh họa đầy đủ các bước kiểm tra độ mảnh, xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên $e_0$ và phân biệt trường hợp nén lệch tâm lớn - bé đối với cấu kiện cột chịu lực.
Câu hỏi thường gặp
1. Quy mô diện tích mặt bằng của công trình trong đồ án có điểm gì khác biệt so với công trình thực tế?
Công trình thực tế được xây dựng trên khu đất kích thước 129,5 m x 26,8 m (diện tích đất xây dựng là 37,5 m x 26,8 m) với quy mô 7 tầng, kích thước mặt bằng 23,5 m x 31 m. Khi đưa vào nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, công trình giữ nguyên chiều cao 7 tầng nhưng diện tích mặt bằng được nâng lên thành 36 m x 26 m, giữ nguyên các giải pháp kiến trúc cơ bản.
2. Chiều dày bản sàn tầng điển hình được chọn là bao nhiêu và tĩnh tải phân lớp được xác định như thế nào?
Bản sàn được chọn thống nhất có chiều dày $h_b = 10\text{ cm}$. Tĩnh tải tính toán cho sàn phòng làm việc, kho và hành lang gồm 4 lớp vật liệu (gạch lát 1 cm, vữa lót 3 cm, bản BTCT 10 cm, vữa trát trần 2 cm) đạt tổng giá trị là $414\text{ kg/m}^2$. Riêng sàn khu vệ sinh có thêm lớp bê tông chống thấm 4 cm nên tĩnh tải tính toán đạt $515\text{ kg/m}^2$.
3. Các trường hợp tải trọng nào được thiết lập để nhập số liệu vào phần mềm SAP 2000?
Quá trình phân tích nội lực khung trục 2 trên phần mềm SAP 2000 được thực hiện với 5 trường hợp tải trọng riêng biệt: Trường hợp 1 (Tĩnh tải), Trường hợp 2 (Hoạt tải 1), Trường hợp 3 (Hoạt tải 2), Trường hợp 4 (Gió phải) và Trường hợp 5 (Gió trái).
4. Dựa trên cơ sở nào tác giả lựa chọn tiết diện sơ bộ cho các cột khung trục 2?
Tiết diện cột được xác định dựa trên lực dọc tính toán từ diện truyền tải $N = n \cdot q \cdot S$ và cường độ chịu nén của bê tông mác 250# ($R_n = 145\text{ kG/cm}^2$). Cột biên trục A-2 và F-2 có diện chịu tải $17,5\text{ m}^2$ ($N = 183,75\text{ tấn}$) được chọn tiết diện $40 \times 40\text{ cm}$; cột giữa trục B-2, C-2, D-2, E-2 có diện chịu tải gấp đôi đạt $35\text{ m}^2$ ($N = 367,5\text{ tấn}$) được chọn tiết diện $50 \times 40\text{ cm}$.
5. Kết quả tính toán cốt thép cột biên trục A tầng 1 rơi vào trường hợp chịu lực nào?
Qua việc kiểm tra hai cặp nội lực nguy hiểm nhất từ bảng tổ hợp ($M = 19625,13\text{ kGm}, N = 214936,49\text{ kG}$ và $M = -14742,61\text{ kGm}, N = -213516,49\text{ kG}$), chiều cao vùng nén tính toán $x$ đều lớn hơn giới hạn $\xi_R h_0$ ($32,3\text{ cm} > 20,6\text{ cm}$), kết luận cột làm việc ở trạng thái chịu nén lệch tâm bé và được tính toán cốt thép tương ứng với vật liệu bê tông mác 300#, cốt thép dọc AII.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Văn Quý đã giải quyết bài toán thiết kế kiến trúc và tính toán kết cấu cho công trình Nhà kỹ thuật trung tâm điều hành thông tin cáp sợi quang cao 7 tầng tại Hà Nội. Tác giả đã thực hiện đầy đủ các bước kỹ thuật từ việc xác định mặt bằng công năng, quy chuẩn tải trọng, tính toán hệ sàn bê tông cốt thép toàn khối cho đến việc mô hình hóa khung phẳng trên SAP 2000 và tính toán cốt thép cột chịu nén lệch tâm. Hồ sơ đồ án phản ánh đúng khối lượng kiến thức chuyên môn của chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng công trình giai đoạn 2005 - 2009.
