I. Tổng quan về nhà ở cán bộ công nhân viên trong đồ án tốt nghiệp
Nhà ở cán bộ công nhân viên là công trình dân dụng phổ biến tại Việt Nam. Loại công trình này phục vụ nhu cầu ở của đội ngũ cán bộ, công nhân viên chức nhà nước và doanh nghiệp. Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng đã nghiên cứu thiết kế công trình này theo tiêu chuẩn TCVN hiện hành. Công trình được thiết kế 7 tầng với hệ kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối. Vật liệu sử dụng bao gồm bê tông mác 250 có cường độ tính toán Rb = 145 kG/cm². Hệ sàn được tính toán theo sơ đồ đàn hồi và sơ đồ dẻo tùy theo đặc điểm từng ô bản. Tải trọng được xác định theo TCVN 2737-1995. Hoạt tải nhà vệ sinh lấy 300 kg/m² với hệ số vượt tải 1,2. Tĩnh tải tính toán được xác định theo cấu tạo sàn thực tế. Đây là công trình đại diện cho dòng nhà ở xã hội, đáp ứng yêu cầu về chất lượng, an toàn và kinh tế.
1.1. Đặc điểm kiến trúc và quy mô công trình nhà ở cán bộ công nhân viên
Công trình nhà ở cán bộ công nhân viên có quy mô 7 tầng, thiết kế theo phương án khung bê tông cốt thép. Mặt bằng được bố trí theo các trục ngang A, B, C, D, E với nhịp thay đổi từ 4,2 m đến 6,2 m. Chiều cao tầng tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu sử dụng. Hệ thống giao thông theo phương đứng gồm cầu thang bộ và thang máy. Các căn hộ được bố trí hợp lý, đảm bảo thông thoáng và chiếu sáng tự nhiên. Chức năng từng tầng phân chia rõ ràng giữa không gian sinh hoạt, phòng ngủ và khu vệ sinh.
1.2. Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng cho nhà ở cán bộ công nhân viên tại Việt Nam
Đồ án tốt nghiệp áp dụng TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động. Bê tông sử dụng mác 250 theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Cốt thép được lựa chọn theo yêu cầu chịu lực của từng cấu kiện. Thiết kế kết cấu tuân thủ các giới hạn về hàm lượng cốt thép tối thiểu, với µmin = 0,05%. Tải trọng hoạt tải sàn nhà ở lấy theo quy định tiêu chuẩn. Các hệ số vượt tải được áp dụng đúng quy định để đảm bảo an toàn công trình trong suốt vòng đời sử dụng.
II. Phân tích tải trọng và vấn đề kết cấu nhà ở cán bộ công nhân viên
Phân tích tải trọng là bước quan trọng nhất trong thiết kế kết cấu nhà ở cán bộ công nhân viên. Tải trọng tác dụng lên công trình gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió. Tĩnh tải tính toán của sàn điển hình đạt 539 kg/m². Hoạt tải nhà vệ sinh là 300 kg/m² tiêu chuẩn, sau khi nhân hệ số vượt tải 1,2 đạt 360 kg/m². Tổng tải trọng toàn phần tác dụng lên ô sàn WC đạt 899 kg/m². Tải trọng quy đổi tương đương trên sàn lấy theo kinh nghiệm qs = 1,0 T/m² cho sàn thông thường. Tải trọng mái lấy qm = 0,5 T/m². Diện tích truyền tải của sàn xuống cột trục C7 được tính S = 0,5 × (5 + 6) × 4,2 = 23,1 m². Từ diện tích truyền tải và số tầng, xác định được lực dọc N tác dụng lên cột. Hệ số kể đến sự lệch tâm k = 1,2 được áp dụng khi chọn tiết diện cột sơ bộ.
2.1. Tính toán tải trọng tác dụng lên hệ sàn nhà ở công nhân viên
Hệ sàn bê tông cốt thép chịu tác dụng đồng thời của tĩnh tải và hoạt tải. Ô sàn S9 khu vệ sinh có kích thước L1 = 2000 mm và L2 = 2200 mm. Tỷ số hai cạnh r = L2/L1 = 1,1, nhỏ hơn 2, nên ô bản làm việc hai phương. Sơ đồ tính toán áp dụng bản kê 4 cạnh theo sơ đồ đàn hồi. Tra bảng hệ số với r = 1,13 cho α1 = 0,0194, α2 = 0,0161, β1 = 0,045, β2 = 0,0372. Mô men dương theo phương cạnh ngắn M1 = 76 kGm. Mô men âm MA2 = 104 kG.m theo phương cạnh dài.
2.2. Vấn đề lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện chịu lực
Chiều dày bản sàn chọn sơ bộ hb = 10 cm, đáp ứng điều kiện hb ≥ L/40÷45. Dầm theo phương ngang nhà có chiều cao h = (1/8÷1/12)L, bề rộng b = (0,25÷0,5)h. Dầm nhịp ED dài 6,2 m chọn tiết diện 30×60 cm. Dầm nhịp DC dài 4,2 m chọn 30×50 cm. Dầm nhịp CB dài 5 m chọn 30×50 cm. Dầm nhịp BA dài 6 m chọn 30×60 cm. Console dài 1,6 m chọn 22×30 cm. Dầm liên tục theo phương dọc nhà nhịp 4,2 m chọn tiết diện 22×35 cm. Cột tầng 1 chọn tiết diện sơ bộ theo công thức Fc = k.N/Rb với k = 1,2.
III. Giải pháp tính toán cốt thép cho kết cấu nhà ở cán bộ công nhân viên
Tính toán cốt thép cho kết cấu nhà ở cán bộ công nhân viên tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép Việt Nam. Cốt thép φ8 được sử dụng rộng rãi cho bản sàn với diện tích fa = 0,503 cm². Khoảng cách cốt thép chịu mô men dương được tính theo công thức a = fa × 100/As. Với mô men dương M1 = 76 kGm, diện tích cốt thép yêu cầu As = 0,6 cm², khoảng cách thép tính toán đạt 65,32 cm nhưng chọn thực tế a = 200 mm. Diện tích cốt thép thực tế As = 100 × 0,503/20 = 2,52 cm². Hàm lượng cốt thép µ = 0,32%, lớn hơn µmin = 0,05%, đảm bảo yêu cầu cấu tạo. Cốt thép chịu mô men âm MA2 = 104 kGm được bố trí φ8a200 với As = 2,515 cm², đạt µ = 0,314% > µmin. Toàn bộ quá trình tính toán đảm bảo an toàn và tiết kiệm vật liệu.
3.1. Phương pháp tính toán cốt thép bản sàn theo sơ đồ đàn hồi
Sơ đồ đàn hồi được áp dụng cho ô sàn S9 khu vệ sinh. Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách thông thủy giữa hai gối tựa: l1 = 2000 mm, l2 = 2200 mm. Mô men tính toán xác định qua hệ số tra bảng theo tỷ số cạnh. Cốt thép được bố trí theo hai phương, chịu mô men dương tại giữa nhịp và mô men âm tại gối tựa. Hàm lượng cốt thép kiểm tra đảm bảo lớn hơn hàm lượng tối thiểu 0,05%. Khoảng cách cốt thép không vượt quá 200 mm theo yêu cầu cấu tạo. Lớp bê tông bảo vệ đảm bảo điều kiện chống ăn mòn và bảo vệ cốt thép.
3.2. Lựa chọn và bố trí cốt thép tối ưu cho công trình nhà ở cán bộ
Cốt thép φ8 khoảng cách 200 mm được lựa chọn cho cả cốt thép chịu mô men dương và âm của ô sàn WC. Sự thống nhất trong lựa chọn đường kính và khoảng cách cốt thép giúp đơn giản hóa thi công. Diện tích cốt thép thực tế luôn lớn hơn hoặc bằng diện tích yêu cầu, đảm bảo khả năng chịu lực. Hàm lượng cốt thép thực tế dao động từ 0,314% đến 0,32%, nằm trong giới hạn hợp lý. Việc kiểm tra điều kiện µ ≥ µmin = 0,05% được thực hiện cho tất cả các tiết diện. Bố trí cốt thép đảm bảo tính liên tục và neo chắc vào các cấu kiện liền kề.
IV. Kết luận và ứng dụng đồ án nhà ở cán bộ công nhân viên vào thực tiễn
Đồ án tốt nghiệp về nhà ở cán bộ công nhân viên tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng năm 2017 đã hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế kết cấu. Sinh viên Tống Phú Ngọc Minh, lớp XDL 901, dưới sự hướng dẫn của ThS. Lại Văn Thành và ThS. Lê Huy Sinh đã thực hiện thiết kế từ lựa chọn sơ bộ kích thước đến tính toán chi tiết cốt thép. Kết quả tính toán cho thấy hệ kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối phù hợp với công trình 7 tầng. Hệ sàn phẳng bê tông cốt thép dày 10 cm đáp ứng yêu cầu chịu lực và cấu tạo. Tiết diện dầm và cột được chọn hợp lý, đảm bảo độ cứng tổng thể và khả năng chịu lực. Đồ án này là tài liệu tham khảo có giá trị cho sinh viên ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp. Các phương pháp tính toán được áp dụng trực tiếp vào các dự án nhà ở thực tế tại Việt Nam.
4.1. Giá trị học thuật của đồ án tốt nghiệp nhà ở cán bộ công nhân viên
Đồ án tốt nghiệp này là minh chứng cho việc áp dụng lý thuyết kết cấu vào công trình thực tế. Quá trình tính toán từ xác định tải trọng, chọn sơ bộ tiết diện đến tính toán cốt thép chi tiết được trình bày có hệ thống. Sinh viên vận dụng thành thạo TCVN 2737-1995 và các tiêu chuẩn bê tông cốt thép. Phương pháp tính theo sơ đồ đàn hồi cho bản sàn được thực hiện đúng trình tự. Đồ án đạt chuẩn ISO 9001-2008 về chất lượng đào tạo của Trường Đại học Dân lập Hải Phòng. Tài liệu có giá trị tham khảo cao cho các đồ án thiết kế công trình dân dụng tương tự.
4.2. Ứng dụng thực tiễn thiết kế nhà ở cán bộ công nhân viên tại Việt Nam
Mô hình thiết kế nhà ở cán bộ công nhân viên 7 tầng khung bê tông cốt thép có thể áp dụng rộng rãi tại các đô thị Việt Nam. Quy trình tính toán kết cấu trong đồ án phù hợp với thực tế xây dựng nhà ở xã hội hiện nay. Các kỹ sư xây dựng có thể tham khảo phương pháp chọn tiết diện sơ bộ và tính toán cốt thép. Chi phí vật liệu được tối ưu thông qua lựa chọn hàm lượng cốt thép hợp lý. Giải pháp kết cấu đề xuất đảm bảo an toàn, bền vững và phù hợp với điều kiện địa chất xây dựng tại Hải Phòng. Đây là cơ sở để phát triển các dự án nhà ở xã hội quy mô lớn hơn trong tương lai.