Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Thu Hồng (sinh viên lớp XD1801D, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, năm 2019) tập trung vào đề tài thiết kế kỹ thuật công trình "Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành - Hải Dương". Công trình được định hướng xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu khám, chữa bệnh ngày càng tăng của người dân tại địa phương, đồng thời hòa nhập vào tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển đô thị của tỉnh Hải Dương.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được phân định cụ thể theo các khối lượng và tỷ trọng sau:
- Nhiệm vụ kiến trúc (chiếm 10% khối lượng): Tìm hiểu công năng bệnh viện, đề xuất giải pháp mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kiến trúc gồm tổng mặt bằng, mặt bằng tầng 1, mặt bằng tầng điển hình, mặt bằng mái cùng các bản vẽ mặt cắt, mặt đứng công trình.
- Nhiệm vụ kết cấu (chiếm 45% khối lượng): Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực tổng thể; thiết kế chi tiết sàn tầng 5; thiết kế khung phẳng chịu lực tại trục 5; thiết kế móng trục 5.
- Nhiệm vụ thi công (được phân công theo giáo viên hướng dẫn chuyên môn ThS. Nguyễn Quang Tuấn trong thời gian thực hiện 15 tuần).
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là giải pháp kiến trúc và hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình công cộng quy mô 5 tầng. Phạm vi không gian nghiên cứu được xác định cụ thể tại khu đất xây dựng có diện tích $8041 \text{ m}^2$ tại huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương. Công trình có tổng diện tích sàn xây dựng là $1453 \text{ m}^2$. Về mặt kết cấu, phạm vi tính toán chuyên sâu tập trung vào sàn tầng 5, hệ khung phẳng trục 5 và móng tương ứng.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế kết cấu
Đồ án vận dụng các tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp phương pháp giải tích lý thuyết và mô phỏng số học để giải quyết bài toán cơ học kết cấu:
- Hệ thống tiêu chuẩn áp dụng:
- TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động.
- TCVN 5574-2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (mục 5 về vật liệu).
- TCVN 5574-1991: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép.
- Giáo trình và tài liệu chuyên ngành: "Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối", "Kết cấu bê tông cốt thép – phần nhà cửa".
- Lý thuyết và phương pháp tính toán:
- Tính toán nội lực khung chịu lực: Tác giả áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trên sơ đồ đàn hồi thông qua phần mềm tính toán kết cấu SAP2000 (Non-Linear). Hệ kết cấu được mô hình hóa theo sơ đồ khung phẳng làm việc theo một phương để phân tích các biểu đồ moment uốn, lực cắt và lực dọc dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng cơ bản.
- Tính toán bản sàn: Áp dụng phối hợp hai lý thuyết tính toán tùy thuộc vào yêu cầu công năng của từng loại ô bản:
- Sơ đồ khớp dẻo: Áp dụng cho các ô sàn phòng bệnh (Ô1) và sàn hành lang (Ô2) nhằm tối ưu hóa khả năng làm việc sau đàn hồi của vật liệu, giảm lượng cốt thép tiêu thụ.
- Sơ đồ đàn hồi: Áp dụng riêng cho ô sàn khu vệ sinh (Ô3) để kiểm soát nghiêm ngặt trạng thái giới hạn thứ hai (chống nứt, chống thấm, hạn chế độ võng tránh đọng nước).
- Phương pháp quy đổi tải trọng: Áp dụng công thức giải tích biến đổi tải trọng phân bố dạng hình thang và tam giác truyền từ bản sàn hai phương vào dầm thành tải trọng phân bố đều tương đương thông qua các hệ số quy đổi $k$.
| Loại vật liệu |
Cấp độ bền / Nhóm thép |
Cường độ tính toán chịu nén ($R_b$, $R_{sc}$) |
Cường độ tính toán chịu kéo ($R_{bt}$, $R_s$, $R_{sw}$) |
Ứng dụng trong công trình |
| Bê tông |
B20 (Mác M250) |
$R_b = 115 \text{ kG/cm}^2$ ($11,5 \text{ MPa}$) |
$R_{bt} = 9 \text{ kG/cm}^2$ |
Bê tông thương phẩm cho đài, giằng, cột, dầm, sàn; trộn tại chỗ cho cầu thang |
| Thép chịu lực dọc, thép xiên |
Nhóm AII (hoặc CII) |
$R_s = R_{sc} = 2800 \text{ kG/cm}^2$ ($280 \text{ MPa}$) |
$R_{sw} = 2250 \text{ kG/cm}^2$ |
Cốt thép dọc cho dầm khung, cột chịu lực |
| Thép đai, thép bản sàn |
Nhóm AI |
$R_s = R'_{sc} = 2250 \text{ kG/cm}^2$ |
$R_{sw} = 1750 \text{ kG/cm}^2$ |
Cốt thép phân bố, cốt thép chịu lực bản sàn, cốt đai dầm cột |
Nội dung chính theo từng phần và chương
Phần I: Thiết kế kiến trúc
Phần thiết kế kiến trúc giới thiệu tổng quan về quy hoạch tổng mặt bằng và phân khu chức năng của công trình Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành:
- Điều kiện tự nhiên khu đất: Khu đất xây dựng rộng $8041 \text{ m}^2$, địa hình bằng phẳng, thuận lợi cho công tác san nền. Về khí hậu, khu vực chịu nhiệt độ trung bình năm $27^\circ\text{C}$, biên độ nhiệt giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là $12^\circ\text{C}$. Độ ẩm trung bình đạt $85%$. Hai hướng gió thịnh hành là Đông Nam và Đông Bắc; tốc độ gió cực đại ghi nhận $28 \text{ m/s}$ (tháng 8 có gió mạnh nhất, tháng 11 có gió yếu nhất). Địa bàn thuộc vùng áp lực gió III-B với giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 125 \text{ kG/m}^2$.
- Tổ chức không gian và công năng: Khối nhà được đặt ở vị trí trung tâm khu đất nhằm tạo sự bề thế và thuận tiện kết nối hạ tầng. Công trình gồm 5 tầng nổi:
- Tầng 1: Chiều cao tầng $3,9 \text{ m}$, bố trí sảnh đón tiếp bệnh nhân, phòng cấp cứu, phòng khám, phòng làm thủ tục thanh toán viện phí - bảo hiểm, phòng kế hoạch, ban giám đốc và phòng tiếp dân.
- Tầng 2 đến tầng 5: Chiều cao mỗi tầng $3,5 \text{ m}$, bố trí các phòng khám chuyên khoa và hệ thống phòng bệnh nhân nội trú.
- Giao thông và vệ sinh: Cửa các phòng mở trực tiếp ra hành lang giữa nhằm tối ưu thoát nạn khi có sự cố cháy nổ. Khu vệ sinh chung được bố trí tập trung ở cuối hành lang của từng tầng nhằm đảm bảo tính kín đáo và vệ sinh môi trường bệnh viện. Tường ngăn giữa các phòng sử dụng tường xây gạch dày $220 \text{ mm}$.
Chương 2: Phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấu và tính toán nội lực
Chương 2 trình bày cơ sở luận chứng kỹ thuật để xác lập hệ kết cấu chịu lực, lựa chọn sơ bộ kích thước hình học các cấu kiện và phân tích tải trọng tác động lên khung trục 5:
- Lựa chọn giải pháp kết cấu:
- Sàn: So sánh phương án sàn không dầm (sàn nấm) và sàn sườn toàn khối. Tác giả chọn hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối vì tối ưu tính kinh tế, tiết kiệm vật liệu, tăng độ cứng ngang cho công trình và phù hợp với chiều cao thông thủy kiến trúc ($3,5 \text{ m} - 3,9 \text{ m}$).
- Khung chịu lực: Lựa chọn hệ kết cấu khung - giằng kết hợp giữa hệ khung dầm - cột và vách cứng bê tông cốt thép đặt tại khu vực thang bộ, thang máy và tường biên. Vách cứng đóng vai trò tiếp nhận phần lớn tải trọng ngang (gió), trong khi hệ khung tiếp nhận chủ yếu tải trọng thẳng đứng.
- Sơ đồ hình học khung trục 5:
- Mặt bằng công trình dạng hình chữ nhật có tỷ lệ chiều dài lớn hơn hai lần chiều rộng, cho phép tính toán kết cấu theo sơ đồ khung phẳng làm việc theo một phương.
- Bước cột trục dọc là $5,2 \text{ m}$. Khung ngang gồm 3 nhịp: $7,5 \text{ m}$ (nhịp phòng) - $3,8 \text{ m}$ (nhịp hành lang) - $7,5 \text{ m}$ (nhịp phòng).
- Nhịp tính toán dầm xác định từ mép cột: Dầm biên $L_{AC} = L_{DE} = 7,47 \text{ m}$; dầm giữa $L_{CD} = 4,18 \text{ m}$.
- Chiều cao cột: Tầng 1 ngàm vào móng ở độ sâu cách mặt nền $0,45 \text{ m}$, chiều cao tính toán $h_{t1} = 4,25 \text{ m}$; các tầng 2 đến tầng 5 có chiều cao $H = 3,5 \text{ m}$.
| Cấu kiện |
Vị trí / Trục |
Kích thước sơ bộ lựa chọn |
Cơ sở tính toán |
| Bản sàn |
Toàn bộ các tầng |
Chiều dày $h_b = 10 \text{ cm}$ |
Công thức sơ bộ $h_b = (D/m) \cdot l$ với $m = 40 \div 45$ |
| Dầm chính |
Nhịp biên $l_d = 7,8 \text{ m}$ (D1) |
Tiết diện $30 \times 70 \text{ cm}$ |
$h_d = (1/8 \div 1/12)l_d = (97,5 \div 65) \text{ cm}$; chọn $b_d = 30 \text{ cm}$ |
| Dầm dọc |
Nhịp trục dọc $l_d = 5,4 \text{ m}$ (D2) |
Tiết diện $22 \times 50 \text{ cm}$ |
Chọn chiều rộng dầm $b_d = 22 \text{ cm}$ |
| Dầm phụ / Dầm hành lang |
Nhịp giữa $l_d = 3,8 \text{ m}$ (D3) |
Tiết diện $30 \times 40 \text{ cm}$ (hoặc $22 \times 40 \text{ cm}$) |
$h_d = (1/8 \div 1/12)l_d = (47,5 \div 31,5) \text{ cm}$; chọn $h_d = 40 \text{ cm}$ |
| Cột biên |
Cột trục A, B, E |
Tầng 1, 2: $30 \times 40 \text{ cm}$
Tầng 3, 4, 5: $30 \times 35 \text{ cm}$ |
Diện chịu tải $F_1 = 5,2 \times 3,9 = 20,28 \text{ m}^2$; tính theo lực dọc sơ bộ $A = (1,2 \div 1,5)N/R_b$ |
| Cột giữa |
Cột trục C, D |
Tầng 1, 2: $30 \times 55 \text{ cm}$
Tầng 3, 4, 5: $30 \times 50 \text{ cm}$ |
Diện chịu tải $F_2 = 29,38 \text{ m}^2$; tính theo lực dọc sơ bộ $A = (1,2 \div 1,5)N/R_b$ |
- Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng:
- Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn phòng ($381,9 \text{ kG/m}^2$), sàn vệ sinh ($491,9 \text{ kG/m}^2$), sàn mái ($595,2 \text{ kG/m}^2$); tĩnh tải tường gạch dày $220 \text{ mm}$ cao $3,6 \text{ m}$ có trát là $470,7 \text{ kG/m}$ (giảm còn $330 \text{ kG/m}$ khi có cửa sổ/cửa đi).
- Hoạt tải sử dụng: Sàn phòng $P_{tt} = 240 \text{ kG/m}^2$ ($P_{tc} = 200 \text{ kG/m}^2$, hệ số vượt tải $n=1,2$); sàn hành lang $P_{tt} = 360 \text{ kG/m}^2$ ($P_{tc} = 300 \text{ kG/m}^2$); sàn vệ sinh $P_{tt} = 240 \text{ kG/m}^2$; sàn mái $P_{tt} = 97,5 \text{ kG/m}^2$ ($P_{tc} = 75 \text{ kG/m}^2$, $n=1,3$).
- Tải trọng gió: Công trình có chiều cao đỉnh mái tum $H = 21,2 \text{ m}$ (nhỏ hơn ngưỡng $40 \text{ m}$ theo TCVN 2737-1995), do đó tác giả chỉ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió và bỏ qua thành phần gió động cũng như tải trọng động đất. Tải gió phân bố theo độ cao được quy về lực tập trung đặt tại các mắt khung ở từng mức sàn ($W_{yi}$).
- Tổ hợp nội lực: Thiết lập 5 trường hợp tải trọng riêng biệt trong SAP2000 gồm Tĩnh tải (TT), Hoạt tải 1 (HT1 - chất lệch tầng, lệch nhịp gây moment nhịp lớn nhất), Hoạt tải 2 (HT2), Gió trái (GTRAI), Gió phải (GPHAI). Từ đó tạo hai nhóm tổ hợp cơ bản: Tổ hợp cơ bản 1 (Tĩnh tải + 1 Hoạt tải lớn nhất) và Tổ hợp cơ bản 2 (Tĩnh tải + 0,9 $\times$ các hoạt tải còn lại).
Chương 3: Tính toán sàn bê tông cốt thép
Chương 3 đi sâu vào quy trình tính toán nội lực và bố trí cốt thép cho hệ sàn tầng điển hình:
- Phân loại ô bản: Các ô sàn phòng (Ô1, kích thước $3,9 \times 5,4 \text{ m}$), sàn hành lang (Ô2, kích thước $3,8 \times 5,4 \text{ m}$) và sàn vệ sinh (Ô3, kích thước $3,9 \times 5,6 \text{ m}$) đều có tỷ số cạnh dài trên cạnh ngắn $l_2/l_1 < 2$ (tương ứng là $1,41$; $1,44$ và $1,40$). Do đó, toàn bộ các ô sàn đều làm việc theo sơ đồ bản kê bốn cạnh uốn hai phương.
- Kết quả tính toán nội lực và bố trí thép sàn:
| Ô sàn |
Kích thước ô bản ($l_1 \times l_2$) |
Sơ đồ tính |
Tải trọng tính toán ($q^{tt}_b$) |
Moment nhịp ($M_1$, $M_2$) |
Moment gối ($M_I$, $M_{II}$) |
Thép nhịp bố trí |
Thép gối (cốt mũ) bố trí |
| Ô1 (Phòng bệnh) |
$3900 \times 5400 \text{ mm}$ |
Sơ đồ khớp dẻo |
$621,9 \text{ kG/m}^2$ ($6,22 \text{ kN/m}^2$) |
$M_1 = 2,72 \text{ kNm}$
$M_2 = 2,01 \text{ kNm}$ |
$M_I = 2,72 \text{ kNm}$
$M_{II} = 1,608 \text{ kNm}$ |
Thép $\phi 8\text{a}200$
($A_s = 2,51 \text{ cm}^2 > A_{s,yc} = 1,39 \text{ cm}^2$) |
Thép mũ $\phi 8\text{a}200$
Đoạn vươn $S_1 = 1,0 \text{ m}$ |
| Ô2 (Hành lang) |
$3800 \times 5400 \text{ mm}$ |
Sơ đồ khớp dẻo |
$741,9 \text{ kG/m}^2$ ($7,42 \text{ kN/m}^2$) |
$M_1 = 3,331 \text{ kNm}$
$M_2 = 2,01 \text{ kNm}$ |
$M_I = 3,331 \text{ kNm}$
$M_{II} = 0,844 \text{ kNm}$ |
Thép $\phi 8\text{a}200$
($A_s = 2,51 \text{ cm}^2 > A_{s,yc} = 1,30 \text{ cm}^2$) |
Thép mũ $\phi 8\text{a}200$
Đoạn vươn $S_1 = 0,95 \text{ m}$; $S_2 = 1,35 \text{ m}$ |
| Ô3 (Khu vệ sinh) |
$3900 \times 5600 \text{ mm}$ |
Sơ đồ đàn hồi |
$731,9 \text{ kG/m}^2$ |
$M_1 = 297,7 \text{ kGm}$ |
$M_I = 670,5 \text{ kGm}$ |
Thép $\phi 8\text{a}200$
($A_s = 2,51 \text{ cm}^2 > A_{s,yc} = 1,61 \text{ cm}^2$) |
Thép mũ $\phi 8\text{a}120$
($A_s = 4,18 \text{ cm}^2 > A_{s,yc} = 3,70 \text{ cm}^2$); vươn $1,0 \text{ m}$ |
Chương 4: Tính toán dầm khung
Chương 4 thiết lập lý thuyết tính toán cấu kiện dầm thuộc hệ khung bê tông cốt thép chịu uốn theo trạng thái giới hạn:
- Tính toán tiết diện chịu moment âm (ở gối tựa): Cánh sàn nằm trong vùng kéo nên bê tông vùng kéo bị nứt và không tham gia chịu lực; dầm được tính toán như tiết diện chữ nhật thuần túy kích thước $b \times h$ với chiều cao làm việc $h_0 = h - a$. Tính toán theo sơ đồ đàn hồi với bê tông B20 ($R_b = 11,5 \text{ MPa}$), cốt thép CII ($R_s = 280 \text{ MPa}$). Hệ số giới hạn chiều cao vùng nén $\xi_R = 0,65$ và $\alpha_R = 0,439$. Diện tích cốt thép yêu cầu tính theo $A_s = M / (R_s \cdot \zeta \cdot h_0)$ và kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý $\mu_{min} \le \mu \le \mu_{max} \approx 2%$.
- Tính toán tiết diện chịu moment dương (ở giữa nhịp): Bản sàn đổ liền khối với dầm cùng tham gia chịu nén, do đó dầm được tính toán theo tiết diện chữ T có bề rộng cánh tính toán $b'_f = b + 2S_c$ (với $S_c$ khống chế không vượt quá $1/6$ nhịp dầm và thỏa mãn các điều kiện cấu tạo khoảng cách dầm phụ, chiều dày bản sàn). Tác giả so sánh moment tác dụng $M$ với khả năng chịu lực của cánh $M_f = R_b \cdot b'_f \cdot h'_f \cdot (h_0 - 0,5h'_f)$:
- Nếu $M \le M_f$: Trục trung hòa đi qua cánh, dầm được tính như tiết diện chữ nhật kích thước $b'_f \times h$.
- Nếu $M > M_f$: Trục trung hòa đi qua sườn dầm, tính toán cốt thép theo bài toán tiết diện chữ T vùng nén phức tạp.
- Áp dụng thực hành: Tác giả tiến hành tính toán cốt thép cho cấu kiện điển hình là dầm nhịp biên D64 tại tầng 1 (tiết diện $30 \times 70 \text{ cm}$) chịu moment uốn nguy hiểm nhất trích xuất từ bảng tổ hợp nội lực.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu của đồ án mang lại các kết quả kỹ thuật định lượng và giải pháp kết cấu cụ thể:
- Kết quả tính toán kết cấu bằng số liệu thực nghiệm thiết kế:
- Xác lập được hệ tiết diện dầm, cột, sàn đồng bộ cho công trình 5 tầng: sàn dày $10 \text{ cm}$; dầm chính $30 \times 70 \text{ cm}$; dầm phụ $22 \times 50 \text{ cm}$ và $30 \times 40 \text{ cm}$; cột biến đổi tiết diện hợp lý từ tầng 1-2 ($30 \times 40 \text{ cm}$ và $30 \times 55 \text{ cm}$) lên tầng 3-5 ($30 \times 35 \text{ cm}$ và $30 \times 50 \text{ cm}$) giúp tiết kiệm vật liệu bê tông và giảm tải trọng bản thân truyền xuống móng.
- Tính toán và chuẩn hóa quy cách cốt thép sàn: Đối với sàn phòng và sàn hành lang, lựa chọn thép $\phi 8\text{a}200$ chịu moment dương và cốt mũ $\phi 8\text{a}200$ chịu moment âm đều thỏa mãn điều kiện chịu lực với diện tích thực tế $A_s = 2,51 \text{ cm}^2$, vượt diện tích yêu cầu ($1,30 \div 1,73 \text{ cm}^2$). Riêng sàn vệ sinh chịu moment âm lớn tại gối ($M_I = 670,5 \text{ kGm}$), việc bố trí cốt mũ tăng cường $\phi 8\text{a}120$ ($A_s = 4,18 \text{ cm}^2 > A_{s,yc} = 3,70 \text{ cm}^2$) giải quyết triệt để bài toán chống nứt bề mặt.
- Giải pháp đề xuất:
- Đề xuất mô hình kết cấu khung - giằng, tách biệt rõ ràng vai trò tiếp nhận tải trọng: hệ vách cứng tiếp nhận tải trọng ngang do gió, hệ khung chịu lực đứng do trọng lực bản thân và hoạt tải sử dụng.
- Phân vùng phương pháp tính toán bản sàn: Kết hợp linh hoạt giữa phương pháp khớp dẻo (cho các ô sàn thông thường để tiết kiệm thép) và phương pháp đàn hồi (cho ô sàn ẩm ướt, yêu cầu cao về nứt và thấm dột).
- Đóng góp kỹ thuật: Xây dựng quy trình khép kín từ khâu phân tích mặt bằng kiến trúc y tế, thu thập số liệu tự nhiên địa phương (vùng gió III-B Hải Dương), lập sơ đồ tính toán khung phẳng 2D từ công trình không gian 3D, ứng dụng phần mềm SAP2000 trong việc phân tích các tổ hợp tải trọng bất lợi (chất tải lệch tầng, lệch nhịp) đến kiểm tra an toàn cấu kiện dầm sàn theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đồ án:
- Văn bản đồ án tập trung giải quyết chi tiết bài toán khung phẳng chịu lực đại diện tại trục 5 và hệ sàn tầng 5; chưa thực hiện mô hình hóa không gian 3D toàn diện cho toàn bộ các trục khung và hệ giằng vách kết hợp trong cùng một bài toán tổng thể.
- Theo quy định của TCVN 2737-1995 đối với công trình có chiều cao dưới $40 \text{ m}$ ($H = 21,2 \text{ m}$), đồ án chỉ tính toán thành phần tĩnh của gió mà chưa phân tích thành phần động của gió cũng như tác động của tải trọng động đất lên công trình.
- Tác giả tự nêu hạn chế về mặt thời gian và nguồn tài liệu tham khảo nên chưa mở rộng so sánh, phân tích các giải pháp kết cấu sàn tiên tiến khác (như sàn dự ứng lực, sàn nhẹ lõi rỗng).
- Hướng nghiên cứu và mở rộng:
- Ứng dụng mô hình không gian 3D tổng thể trên các phần mềm kết cấu chuyên dụng để đánh giá chính xác sự tương tác không gian giữa khung và vách cứng dưới tác động của tải trọng ngang phức tạp.
- Mở rộng phân tích kiểm tra tải trọng động đất theo tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386 cho các công trình y tế công cộng có yêu cầu bảo đảm an toàn cấp bách.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên ngành trực tiếp và hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Kỹ thuật Công trình Xây dựng đang thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép, đồ án Kết cấu nhà nhiều tầng hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu bước đầu làm quen với việc thiết kế công trình công cộng, bệnh viện quy mô vừa và thấp tầng (dưới 6 tầng).
- Các phần nội dung có giá trị tham khảo nổi bật:
- Bảng tổng hợp chi tiết tải trọng tĩnh của từng lớp vật liệu cấu tạo sàn (sàn phòng, sàn vệ sinh, sàn mái dốc/sê nô) và các bước tính toán tải trọng tường xây quy đổi truyền lên hệ dầm.
- Phương pháp phân tích chất tải hoạt tải lệch tầng, lệch nhịp nhằm tìm kiếm giá trị nội lực nguy hiểm nhất trong cột và dầm.
- Phương pháp thiết kế bản sàn hai phương kết hợp giữa sơ đồ dẻo và sơ đồ đàn hồi kèm quy cách neo, uốn và xác định chiều dài vươn của cốt mũ chịu moment âm gối tựa.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao tác giả sử dụng sơ đồ khớp dẻo để tính sàn phòng và hành lang nhưng lại dùng sơ đồ đàn hồi cho sàn vệ sinh?
Tác giả giải thích rằng sàn phòng và hành lang không có yêu cầu quá khắt khe về mặt chống thấm, chống nứt, nên việc tính toán theo sơ đồ khớp dẻo cho phép tận dụng khả năng làm việc dẻo của vật liệu nhằm tiết kiệm cốt thép. Ngược lại, sàn vệ sinh là khu vực thường xuyên tiếp xúc với nước; việc tính toán theo sơ đồ đàn hồi (trạng thái giới hạn 1 và 2) nhằm bảo đảm bản sàn có độ cứng lớn, không bị nứt hay võng gây đọng nước và rò rỉ trong suốt quá trình vận hành bệnh viện.
2. Vì sao công trình không cần tính toán thành phần động của tải trọng gió và tải trọng động đất?
Theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, các công trình có chiều cao tính từ mặt đài móng đến đỉnh mái tum nhỏ hơn $40 \text{ m}$ (chiều cao công trình thực tế là $H = 21,2 \text{ m}$, hoặc $21,6 \text{ m}$) không bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Đồng thời, công trình quy mô 5 tầng được xếp vào nhóm không bắt buộc phân tích dao động động đất phức tạp theo quy chuẩn áp dụng trong đồ án.
3. Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình được lựa chọn là gì và nguyên lý làm việc ra sao?
Công trình lựa chọn hệ kết cấu khung - giằng bê tông cốt thép toàn khối, là sự kết hợp giữa hệ thống khung dầm - cột và hệ thống vách cứng bố trí tại khu vực cầu thang bộ, thang máy và tường biên. Vách cứng đóng vai trò chủ yếu tiếp nhận toàn bộ tải trọng ngang tác động vào công trình, trong khi hệ thống khung chịu lực được tối ưu hóa để tiếp nhận tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải và hoạt tải sử dụng).
4. Kích thước tiết diện các cấu kiện cơ bản của khung trục 5 được sơ bộ chọn là bao nhiêu?
Chiều dày bản sàn chọn $h_b = 10 \text{ cm}$. Dầm chính D1 nhịp $7,8 \text{ m}$ có tiết diện $30 \times 70 \text{ cm}$; dầm dọc D2 nhịp $5,4 \text{ m}$ có tiết diện $22 \times 50 \text{ cm}$; dầm phụ hành lang nhịp $3,8 \text{ m}$ có tiết diện $30 \times 40 \text{ cm}$ (hoặc $22 \times 40 \text{ cm}$). Cột biên trục A, B, E có tiết diện $30 \times 40 \text{ cm}$ (tầng 1-2) và $30 \times 35 \text{ cm}$ (tầng 3-5); cột giữa trục C, D có tiết diện $30 \times 55 \text{ cm}$ (tầng 1-2) và $30 \times 50 \text{ cm}$ (tầng 3-5).
5. Vật liệu bê tông và cốt thép được quy định sử dụng trong đồ án có thông số cơ lý như thế nào?
Đồ án sử dụng bê tông cấp độ bền B20 (mác M250) với cường độ chịu nén tính toán $R_b = 115 \text{ kG/cm}^2$ ($11,5 \text{ MPa}$), cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 9 \text{ kG/cm}^2$. Cốt thép dọc chịu lực dùng nhóm AII (hoặc CII) có cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 2800 \text{ kG/cm}^2$ ($280 \text{ MPa}$); cốt thép đai và thép bản sàn dùng nhóm AI có cường độ tính toán $R_s = R'_{sc} = 2250 \text{ kG/cm}^2$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Thu Hồng đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật kiến trúc và kết cấu cho công trình Nhà điều trị Bệnh viện đa khoa Kim Thành - Hải Dương với quy mô 5 tầng nổi trên diện tích sàn $1453 \text{ m}^2$. Hệ thống tính toán kết cấu bê tông cốt thép được thực hiện mạch lạc thông qua việc mô hình hóa khung phẳng trên phần mềm SAP2000, kiểm tra tải trọng gió vùng III-B và phân tích các trường hợp tổ hợp nội lực nguy hiểm. Các kết quả tính toán chi tiết cho hệ bản sàn và dầm khung trục 5 tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành, mang lại giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư thực hành kết cấu công trình dân dụng.
