Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành xây dựng đóng vai trò thiết yếu trong việc kiến thiết hạ tầng xã hội và phát triển kinh tế. Cùng với sự mở rộng đô thị và nâng cao mức sống dân cư, nhu cầu về cơ sở vật chất y tế phục vụ công tác khám chữa bệnh tại các địa phương ngày càng trở nên cấp thiết. Đồ án tốt nghiệp đại học ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp (thuộc Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, khóa 2014–2019) do sinh viên Nguyễn Thị Thu Hồng thực hiện tập trung vào nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cho công trình Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành, tỉnh Hải Dương.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế được phân định cụ thể theo các phần trọng tâm:
- Thiết kế kiến trúc (chiếm 10% khối lượng đồ án): Tìm hiểu công năng công trình bệnh viện, đề xuất giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng, tổ chức không gian mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và các giải pháp cấu tạo bao che, giao thông, thoát hiểm phù hợp với điều kiện tự nhiên khu đất.
- Thiết kế kết cấu (chiếm 45% khối lượng đồ án): Phân tích lựa chọn sơ đồ kết cấu chịu lực tổng thể; xác định các loại tải trọng và tác động; sơ bộ kích thước tiết diện; mô hình hóa tính toán nội lực và chuyển vị khung phẳng trục 5; thiết kế chi tiết bản sàn tầng 5 (sàn phòng, hành lang, khu vệ sinh), dầm khung trục 5 và móng trục 5.
- Thiết kế thi công: Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cho các hạng mục công trình chính.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình dân dụng công cộng nhiều tầng (nhà điều trị bệnh viện).
- Phạm vi không gian: Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích $8.041\text{ m}^2$ bằng phẳng tại huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương; tổng diện tích sàn xây dựng là $1.453\text{ m}^2$, quy mô 5 tầng với tổng chiều cao từ mặt đài móng đến đỉnh mái tum là $21,2\text{ m}$ (chiều cao hình học công trình $21,6\text{ m}$).
- Phạm vi thời gian và điều kiện tự nhiên: Đồ án hoàn thành vào tháng 05/2019 với thời gian thực hiện 15 tuần. Điều kiện khí tượng khu vực xây dựng tại Hải Dương có nhiệt độ trung bình năm $27^\circ\text{C}$, độ ẩm trung bình 85%, hai mùa rõ rệt (mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 11, mùa lạnh từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau), tốc độ gió lớn nhất $28\text{ m/s}$, thuộc vùng áp lực gió III-B.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp phương pháp giải tích lý thuyết và phương pháp số thông qua phần mềm chuyên dụng để giải quyết bài toán thiết kế kết cấu.
Hệ thống tiêu chuẩn và văn bản quy phạm kỹ thuật
- TCVN 2737:1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động, dùng để xác định tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió tác dụng lên công trình.
- TCVN 5574:2012 / TCVN 5574:1991: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, dùng làm cơ sở xác định cường độ vật liệu, điều kiện bền, tính toán cốt thép cấu kiện chịu uốn và nén.
- Giáo trình chuyên ngành: Kết cấu bê tông cốt thép – phần nhà cửa; Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối.
Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế
- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm kết cấu SAP2000 (Non-Linear) dựa trên mô hình đàn hồi để phân tích nội lực (mômen uốn $M$, lực cắt $Q$, lực dọc $N$) và chuyển vị của hệ khung chịu tác động của các tổ hợp tải trọng tĩnh, hoạt tải và tải trọng gió.
- Phương pháp tính toán khung phẳng: Do mặt bằng công trình có dạng hình chữ nhật với chiều dài gấp hơn 2 lần chiều rộng, hệ kết cấu được quy về tính toán theo sơ đồ khung phẳng làm việc theo phương ngang (khung trục 5). Cột tầng 1 được ngàm cứng vào móng ở độ sâu $0,45\text{ m}$ dưới cốt nền.
- Phương pháp tính toán bản sàn hỗn hợp:
- Sơ đồ khớp dẻo: Áp dụng tính toán cho ô sàn phòng ($\text{Ô}_1$) và ô sàn hành lang ($\text{Ô}_2$) nhằm tối ưu hóa sự phân phối lại nội lực và tiết kiệm cốt thép cho các khu vực khô ráo, không yêu cầu khắt khe về độ chống thấm.
- Sơ đồ đàn hồi: Áp dụng tính toán cho ô sàn khu vệ sinh ($\text{Ô}_3$) nhằm hạn chế biến dạng võng, kiểm soát độ mở rộng vết nứt và chống thấm dột trong quá trình khai thác.
- Phương pháp tính toán cấu kiện uốn (Dầm): Tiết diện chịu mômen âm ở gối được tính toán như tiết diện chữ nhật thuần túy $b \times h$; tiết diện chịu mômen dương ở giữa nhịp được tính toán theo tiết diện chữ T có xét đến sự cùng làm việc của cánh bản sàn với bề rộng tính toán $b'_f$.
Nguồn dữ liệu và thông số vật liệu
- Bê tông: Sử dụng bê tông thương phẩm cấp độ bền B20 (tương đương Mác M250) cho móng, giằng, cột, dầm, sàn; cường độ chịu nén tính toán $R_b = 115\text{ kG/cm}^2$ ($11,5\text{ MPa}$), cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 9\text{ kG/cm}^2$ ($0,9\text{ MPa}$). Bê tông trộn tại hiện trường dùng cho cầu thang bộ và các cấu kiện phụ.
- Cốt thép:
- Cốt dọc chịu lực và cốt xiên: Thép nhóm AII (hoặc CII) có cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 2800\text{ kG/cm}^2$ ($280\text{ MPa}$), $R_{sw} = 2250\text{ kG/cm}^2$.
- Cốt đai, cốt phân bố, cốt sàn: Thép nhóm AI có cường độ tính toán $R_s = R'{sc} = 2250\text{ kG/cm}^2$ ($225\text{ MPa}$), $R{sw} = 1750\text{ kG/cm}^2$.
- Tải trọng gió: Vùng áp lực gió III-B có giá trị tiêu chuẩn $W_0 = 125\text{ kG/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2$, hệ số khí động đón gió $C_d = +0,8$, hút gió $C_h = -0,6$.
Nội dung chính theo từng chương
Phần I: Kiến trúc
Nội dung phần này xác lập giải pháp quy hoạch tổng thể và tổ chức dây chuyền công năng cho công trình y tế 5 tầng:
- Tổng mặt bằng và hình khối: Công trình được định vị tại trung tâm khu đất rộng $8.041\text{ m}^2$ nhằm đảm bảo mỹ quan bề thế, mật độ xây dựng hợp lý và tạo thuận lợi cho định hướng mở rộng quy hoạch trong tương lai.
- Bố trí công năng theo tầng:
- Tầng 1 (chiều cao $3,9\text{ m}$): Bố trí các bộ phận tiếp đón và khám bệnh ban đầu gồm sảnh chờ bệnh nhân, phòng tiếp dân, phòng cấp cứu, phòng khám đa khoa, phòng giám đốc, phòng kế hoạch, phòng làm thủ tục thanh toán viện phí và bảo hiểm y tế.
- Tầng 2 đến tầng 5 (chiều cao mỗi tầng $3,5\text{ m}$): Bố trí các khoa khám bệnh chuyên sâu và hệ thống phòng điều trị nội trú cho bệnh nhân.
- Giải pháp giao thông và kỹ thuật bao che: Hệ thống hành lang thông suốt; khu vệ sinh chung được bố trí kín đáo ở cuối hành lang của mỗi tầng nhằm đảm bảo tiêu chuẩn vô trùng và vệ sinh dịch tễ. Tường ngăn giữa các phòng sử dụng tường xây gạch dày $220\text{ mm}$, cửa đi mở ra hành lang hỗ trợ phân luồng giao thông và đảm bảo an toàn thoát nạn khi xảy ra sự cố hỏa hoạn.
Phần II: Kết cấu — Chương 2: Phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấu. Tính toán nội lực
Chương 2 trình bày các phân tích kỹ thuật để lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực cho khối nhà:
- Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực: Đồ án so sánh giữa sàn không dầm (sàn nấm) và sàn sườn toàn khối. Sàn nấm tuy giảm chiều cao tầng nhưng chi phí vật liệu lớn, không kinh tế. Tác giả lựa chọn phương án hệ kết cấu khung – giằng bê tông cốt thép kết hợp sàn sườn toàn khối. Hệ vách cứng và lõi bố trí ở khu vực thang bộ, khu vệ sinh để tiếp nhận phần lớn tải trọng ngang (gió), trong khi hệ khung chủ yếu tiếp nhận tải trọng đứng.
- Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:
- Chiều dày bản sàn: $h_b = 10\text{ cm}$ (chọn theo công thức sơ bộ $h_b = \frac{D}{m} l$ với $m = 40 \div 45$).
- Kích thước dầm chính và dầm phụ: Dầm chính $D_1$ kích thước $30 \times 70\text{ cm}$ (nhịp $7,8\text{ m}$); dầm dọc $D_2$ kích thước $22 \times 50\text{ cm}$ (nhịp $5,4\text{ m}$); dầm phụ $D_3$ kích thước $22 \times 40\text{ cm}$ (nhịp $3,8\text{ m}$).
- Kích thước cột: Cột trục biên A, B, E có diện chịu tải $F_1 = 20,28\text{ m}^2$, chọn tiết diện tầng 1–2 là $30 \times 40\text{ cm}$, tầng 3–5 là $30 \times 35\text{ cm}$; Cột trục giữa C, D có diện chịu tải $F_2 = 29,38\text{ m}^2$, chọn tiết diện tầng 1–2 là $30 \times 55\text{ cm}$, tầng 3–5 là $30 \times 50\text{ cm}$.
- Sơ đồ tính toán khung ngang trục 5: Khung gồm 3 nhịp với kích thước tim trục lần lượt là $7,5\text{ m} - 3,8\text{ m} - 7,5\text{ m}$; bước cột $5,2\text{ m}$. Nhịp tính toán thực tế của dầm sau khi trừ tiết diện cột: $L_{AC} = 7,47\text{ m}$, $L_{CD} = 4,18\text{ m}$, $L_{DE} = 7,47\text{ m}$. Chiều cao tính toán cột tầng 1 là $4,25\text{ m}$ (ngàm móng đặt sâu $0,45\text{ m}$ so với nền), các tầng 2–5 cao $3,5\text{ m}$.
- Xác định tải trọng tác dụng:
- Tĩnh tải sàn: Sàn phòng $g_{tt} = 381,9\text{ kG/m}^2$; sàn vệ sinh $g_{tt} = 491,9\text{ kG/m}^2$; sàn mái $g_{tt} = 595,2\text{ kG/m}^2$. Tải trọng tường xây gạch $220\text{ mm}$ là $470,7\text{ kG/m}^2$ (khi có cửa giảm xuống $330\text{ kG/m}^2$).
- Hoạt tải sử dụng: Phòng bệnh $p_{tt} = 240\text{ kG/m}^2$; hành lang $p_{tt} = 360\text{ kG/m}^2$; khu vệ sinh $p_{tt} = 240\text{ kG/m}^2$; sàn mái $p_{tt} = 97,5\text{ kG/m}^2$.
- Tải trọng gió: Do chiều cao $H = 21,2\text{ m} < 40\text{ m}$, công trình chỉ tính thành phần tĩnh của gió, bỏ qua thành phần động và động đất. Tải trọng gió được quy về các lực tập trung đặt tại nút sàn từng tầng.
- Tổ hợp tải trọng trên SAP2000: Thực hiện 5 trường hợp tải trọng gồm Tĩnh tải (TT), Hoạt tải 1 (HT1), Hoạt tải 2 (HT2 chất tải lệch tầng, lệch nhịp để tìm mômen nhịp và mômen cột lớn nhất), Gió trái (GTRAI), Gió phải (GPHAI). Thiết lập 2 tổ hợp cơ bản:
- Tổ hợp 1: Tĩnh tải + 1 Hoạt tải lớn nhất.
- Tổ hợp 2: Tĩnh tải + $0,9 \times (\text{Tổng các hoạt tải còn lại})$.
Phần II: Kết cấu — Chương 3: Tính toán sàn
Chương này thực hiện phân loại ô bản và tính toán cốt thép cho sàn tầng điển hình:
- Phân loại bản sàn: Các ô sàn có tỷ số cạnh $l_2/l_1 < 2$ ($1,38 \div 1,44$), làm việc theo sơ đồ bản kê 4 cạnh uốn 2 phương.
- Tính toán ô sàn phòng ($\text{Ô}_1$ — kích thước $3,9 \times 5,4\text{ m}$):
- Nhịp tính toán: $l_{01} = 3,60\text{ m}$, $l_{02} = 5,18\text{ m}$; tỷ số $r = 1,41$.
- Tải trọng toàn phần tính toán: $q = 6,22\text{ kN/m}^2$.
- Nội lực tính theo sơ đồ khớp dẻo: Mômen nhịp $M_1 = 2,72\text{ kNm}$, $M_2 = 2,01\text{ kNm}$; Mômen gối $M'I = 2,72\text{ kNm}$, $M'{II} = 1,608\text{ kNm}$.
- Cốt thép: Diện tích yêu cầu $A_s = 1,39\text{ cm}^2/\text{m}$; bố trí thép nhịp $\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2/\text{m}$) và cốt mũ gối $\phi 8\text{a}200$ với đoạn vươn $S_1 = 1,0\text{ m}$.
- Tính toán ô sàn hành lang ($\text{Ô}_2$ — kích thước $3,8 \times 5,4\text{ m}$):
- Nhịp tính toán: $l_{01} = 3,58\text{ m}$, $l_{02} = 5,18\text{ m}$; tỷ số $r = 1,44$.
- Tải trọng toàn phần tính toán: $q = 7,42\text{ kN/m}^2$.
- Nội lực theo sơ đồ khớp dẻo: Mômen nhịp $M_1 = 3,331\text{ kNm}$, $M_2 = 2,01\text{ kNm}$; Mômen gối $M'I = 3,331\text{ kNm}$, $M'{II} = 0,844\text{ kNm}$.
- Cốt thép: Diện tích yêu cầu nhịp $A_s = 1,3\text{ cm}^2/\text{m}$, gối $A_s = 1,73\text{ cm}^2/\text{m}$; bố trí thép nhịp và cốt mũ gối $\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2/\text{m}$), đoạn vươn gối $S_1 = 0,95\text{ m}$, $S_2 = 1,35\text{ m}$.
- Tính toán ô sàn khu vệ sinh ($\text{Ô}_3$ — kích thước $3,9 \times 5,6\text{ m}$):
- Nhịp tính toán: $L_1 = 3,6\text{ m}$, $L_2 = 5,38\text{ m}$; tỷ số $r = 1,4$.
- Tải trọng: $q_b = 731,9\text{ kG/m}^2$.
- Nội lực theo sơ đồ đàn hồi: Mômen nhịp tính toán $M_1 = 297,7\text{ kGm}$, mômen gối $M_I = 670,5\text{ kGm}$.
- Cốt thép: Thép nhịp cần $A_s = 1,61\text{ cm}^2$, chọn $\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2$); Thép gối cần $A_s = 3,7\text{ cm}^2$, chọn cốt mũ $\phi 8\text{a}120$ ($A_s = 4,18\text{ cm}^2$) với đoạn vươn $S_1 = 1,0\text{ m}$.
Phần II: Kết cấu — Chương 4: Tính toán dầm khung
Chương 4 thiết lập thuật toán và quy trình bố trí thép cho các phân tử dầm:
- Tiết diện chịu mômen âm (tại gối): Do vùng cánh chịu kéo nên bê tông bị nứt, tính toán cấu kiện theo tiết diện chữ nhật $b \times h$. Tính hệ số biến dạng nén $\alpha_m = \frac{M}{R_b b h_0^2}$, kiểm tra điều kiện $\alpha_m \le \alpha_R = 0,439$ ($\xi_R = 0,65$). Xác định diện tích cốt thép chịu kéo $A_s = \frac{M}{R_s \zeta h_0}$ và kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý trong giới hạn $\mu_{min} \le \mu \le \mu_{max}$.
- Tiết diện chịu mômen dương (tại nhịp): Do cánh bản sàn nằm trong vùng nén và liên kết toàn khối với sườn dầm, tính toán theo tiết diện chữ T với bề rộng cánh hữu hiệu $b'_f = b + 2S_c$. Xác định vị trí trục trung hòa qua cánh ($M \le M_f = R_b b'_f h'_f (h_0 - 0,5h'_f)$) để áp dụng công thức tiết diện chữ nhật $b'_f \times h$, hoặc qua sườn ($M > M_f$) để tính theo vùng nén chữ T.
- Áp dụng tính toán thực tế: Triển khai tính toán cốt thép dọc chịu uốn cho dầm nhịp biên, phần tử dầm D64 tầng 1 (tiết diện $30 \times 70\text{ cm}$).
Kết quả và đóng góp
Kết quả tính toán kỹ thuật chính
Hệ thống kích thước cấu kiện, tải trọng tác dụng và phương án bố trí cốt thép được tổng hợp trong các bảng sau:
| Loại cấu kiện |
Vị trí / Ký hiệu |
Kích thước tiết diện ($b \times h$) |
Nhịp tính toán ($L_0$) |
Thép chịu lực lựa chọn |
| Bản sàn phòng |
Ô1 ($3,9 \times 5,4\text{ m}$) |
$h_b = 10\text{ cm}$ |
$3,60\text{ m} \times 5,18\text{ m}$ |
Nhịp $\phi 8\text{a}200$; Gối $\phi 8\text{a}200$ |
| Bản sàn hành lang |
Ô2 ($3,8 \times 5,4\text{ m}$) |
$h_b = 10\text{ cm}$ |
$3,58\text{ m} \times 5,18\text{ m}$ |
Nhịp $\phi 8\text{a}200$; Gối $\phi 8\text{a}200$ |
| Bản sàn vệ sinh |
Ô3 ($3,9 \times 5,6\text{ m}$) |
$h_b = 10\text{ cm}$ |
$3,60\text{ m} \times 5,38\text{ m}$ |
Nhịp $\phi 8\text{a}200$; Gối $\phi 8\text{a}120$ |
| Dầm chính |
$D_1$ (Khung ngang) |
$30 \times 70\text{ cm}$ |
$7,47\text{ m}$ (nhịp biên) |
Tính toán theo nội lực D64 |
| Dầm dọc |
$D_2$ (Dọc nhà) |
$22 \times 50\text{ cm}$ |
$5,40\text{ m}$ |
Thép dọc AII, đai AI |
| Dầm phụ |
$D_3$ (Hành lang/vệ sinh) |
$22 \times 40\text{ cm}$ |
$3,80\text{ m} \div 4,18\text{ m}$ |
Thép dọc AII, đai AI |
| Cột trục biên |
Trục A, B, E |
$30 \times 40\text{ cm}$ (T1–2); $30 \times 35\text{ cm}$ (T3–5) |
$H = 4,25\text{ m}$ (T1); $3,5\text{ m}$ (T2–5) |
Thép dọc AII |
| Cột trục giữa |
Trục C, D |
$30 \times 55\text{ cm}$ (T1–2); $30 \times 50\text{ cm}$ (T3–5) |
$H = 4,25\text{ m}$ (T1); $3,5\text{ m}$ (T2–5) |
Thép dọc AII |
| Loại sàn |
Tĩnh tải tính toán ($g_{tt}$) |
Hoạt tải tiêu chuẩn ($p_{tc}$) |
Hệ số vượt tải ($n$) |
Hoạt tải tính toán ($p_{tt}$) |
Tổng tải trọng sàn ($q_{tt}$) |
| Sàn phòng |
$381,9\text{ kG/m}^2$ |
$200\text{ kG/m}^2$ |
$1,2$ |
$240\text{ kG/m}^2$ |
$621,9\text{ kG/m}^2$ ($6,22\text{ kN/m}^2$) |
| Sàn hành lang |
$381,9\text{ kG/m}^2$ |
$300\text{ kG/m}^2$ |
$1,2$ |
$360\text{ kG/m}^2$ |
$741,9\text{ kG/m}^2$ ($7,42\text{ kN/m}^2$) |
| Sàn vệ sinh |
$491,9\text{ kG/m}^2$ |
$200\text{ kG/m}^2$ |
$1,2$ |
$240\text{ kG/m}^2$ |
$731,9\text{ kG/m}^2$ ($7,32\text{ kN/m}^2$) |
| Sàn mái |
$595,2\text{ kG/m}^2$ |
$75\text{ kG/m}^2$ |
$1,3$ |
$97,5\text{ kG/m}^2$ |
$692,7\text{ kG/m}^2$ ($6,93\text{ kN/m}^2$) |
Giải pháp kỹ thuật và đóng góp của đồ án
- Tính linh hoạt trong áp dụng lý thuyết cơ học kết cấu: Đề xuất phương án tính toán bản sàn phân hóa theo mục đích sử dụng. Việc áp dụng lý thuyết khớp dẻo cho sàn phòng và sàn hành lang giúp tiết kiệm lượng thép đặt ở gối và nhịp, trong khi việc duy trì tính toán theo sơ đồ đàn hồi cho khu vệ sinh đảm bảo an toàn nứt võng và duy trì tuổi thọ chống thấm cho công trình.
- Hệ thống hóa quy trình tính toán kỹ thuật: Thiết lập chuỗi tính toán liên hoàn từ kiến trúc, sơ bộ tiết diện, quy đổi tải trọng phân bố hình thang/tam giác sang tải phân bố đều tương đương, phân tích tự động bằng phần mềm SAP2000, đến trích xuất nội lực nguy hiểm để thiết kế dầm chữ T và cột chịu nén lệch tâm.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế trong phạm vi tính toán: Do giới hạn thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp (15 tuần) và khối lượng giao (Phần kết cấu chiếm 45%), đồ án chỉ tập trung tính toán chi tiết cho khung ngang trục 5 phẳng, sàn tầng 5 và móng trục 5. Mô hình tính toán phẳng 1 phương chưa phản ánh đầy đủ sự làm việc không gian tổng thể 3 chiều phức tạp giữa các khung và hệ lõi vách chịu xoắn.
- Phạm vi so sánh giải pháp sàn: Tác giả đã loại bỏ các phương án sàn công nghệ cao (sàn bóng, sàn nấm ứng lực trước, sàn rỗng) do điều kiện thiết bị thi công và nguồn tài liệu tham khảo hạn chế, chỉ dừng lại ở phân tích định tính khi chọn sàn sườn toàn khối.
- Hướng mở rộng: Mở rộng mô hình tính toán sang hệ khung không gian 3D toàn diện trên phần mềm ETABS/SAP2000; kiểm tra khả năng kháng chấn và phân tích dao động phi tuyến khi công trình xây dựng tại các khu vực có cấp động đất lớn hơn cấp 7.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo thiết thực cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp: Nắm bắt quy trình mẫu hoàn chỉnh về thiết kế đồ án tốt nghiệp công trình y tế 5 tầng, từ bước phân tích kiến trúc, truyền tải trọng tam giác/hình thang đến kỹ thuật mô hình hóa khung trên phần mềm SAP2000.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo các bảng quy đổi tải trọng, thông số tính toán cốt thép sàn theo sơ đồ khớp dẻo và đàn hồi, cùng thuật toán kiểm tra tiết diện chữ T chịu uốn đối với dầm bê tông cốt thép toàn khối.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành có quy mô diện tích và phân chia chiều cao tầng như thế nào?
Công trình gồm 5 tầng với tổng diện tích sàn $1.453\text{ m}^2$, xây dựng trên khu đất $8.041\text{ m}^2$. Tầng 1 cao $3,9\text{ m}$ bố trí khu hành chính, tiếp đón, cấp cứu, phòng khám và sảnh chờ; các tầng 2 đến 5 cao $3,5\text{ m}$ bố trí các phòng khám chuyên khoa và phòng bệnh nhân nội trú. Tổng chiều cao công trình tính từ mặt đài móng đến đỉnh mái tum là $21,2\text{ m}$.
2. Vì sao đồ án không tính toán thành phần động của tải trọng gió và tải trọng động đất?
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, do công trình có chiều cao tính toán $H = 21,2\text{ m} < 40\text{ m}$, tải trọng gió chỉ cần tính thành phần tĩnh mà không bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và tải trọng động đất.
3. Tại sao tác giả lại áp dụng hai sơ đồ tính toán khác nhau cho sàn phòng và sàn vệ sinh?
Sàn phòng và hành lang ($\text{Ô}_1, \text{Ô}_2$) không có yêu cầu chống thấm khắt khe nên được tính theo sơ đồ khớp dẻo để tận dụng biến dạng dẻo của vật liệu, giúp tiết kiệm cốt thép. Ngược lại, sàn khu vệ sinh ($\text{Ô}_3$) bắt buộc tính theo sơ đồ đàn hồi nhằm kiểm soát độ võng và bề rộng khe nứt, ngăn ngừa hiện tượng rò rỉ và đọng nước trong suốt quá trình sử dụng.
4. Kích thước tiết diện dầm và cột của khung trục 5 được lựa chọn với các thông số nào?
Dầm chính khung $D_1$ có kích thước $30 \times 70\text{ cm}$, dầm dọc $D_2$ là $22 \times 50\text{ cm}$, dầm phụ $D_3$ là $22 \times 40\text{ cm}$. Tiết diện cột trục biên (trục A, B, E) chọn $30 \times 40\text{ cm}$ cho tầng 1–2 và $30 \times 35\text{ cm}$ cho tầng 3–5. Tiết diện cột trục giữa (trục C, D) chọn $30 \times 55\text{ cm}$ cho tầng 1–2 và $30 \times 50\text{ cm}$ cho tầng 3–5.
5. Cốt thép bố trí cho các ô sàn tầng điển hình đạt quy cách như thế nào?
Toàn bộ cốt thép chịu mômen dương ở giữa nhịp của các ô sàn $\text{Ô}_1, \text{Ô}_2, \text{Ô}_3$ đều sử dụng thép $\phi 8\text{a}200$ ($A_s = 2,51\text{ cm}^2/\text{m}$). Cốt thép mũ chịu mômen âm ở gối của ô $\text{Ô}_1, \text{Ô}_2$ dùng $\phi 8\text{a}200$, riêng ô sàn vệ sinh $\text{Ô}_3$ do chịu mômen âm lớn ($M_I = 670,5\text{ kGm}$) nên được bố trí cốt mũ dày hơn với thép $\phi 8\text{a}120$ ($A_s = 4,18\text{ cm}^2/\text{m}$).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành - Hải Dương" của sinh viên Nguyễn Thị Thu Hồng đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật công trình y tế quy mô 5 tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối. Nghiên cứu thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 2737:1995, TCVN 5574:2012) với công cụ phân tích kết cấu SAP2000 để xác định nội lực và bố trí thép cấu kiện. Các phương án đề xuất về hệ khung - giằng, phân vùng tính toán bản sàn dẻo - đàn hồi và cấu tạo dầm chữ T đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về khả năng chịu lực, tính kinh tế và công năng sử dụng thực tế. Toàn bộ hồ sơ đồ án đóng vai trò như một tài liệu tham khảo chuẩn mực cho công tác học tập và thiết kế các công trình dân dụng tương tự.
