NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BỂ BƠI CÓ MÁI (TS. TẠ TRƯỜNG XUÂN)
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình Nguyên lý thiết kế công trình bể bơi có mái do TS. Tạ Trường Xuân biên soạn và Nhà xuất bản Xây dựng phát hành (tái bản năm 2012, ấn bản điện tử ISBN: 978-604-82-6253-2 năm 2022). Tác giả là chuyên gia có gần 40 năm kinh nghiệm thiết kế thực tế và giảng dạy tại Khoa Kiến trúc – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Tài liệu nằm trong hệ thống giáo trình chuyên đề kiến trúc công trình công cộng, tiếp nối chuỗi giáo trình nền tảng như Nguyên lý thiết kế kiến trúc và Nguyên lý thiết kế công trình kiến trúc công cộng.
+-------------------------------------------------------------------------+
| HỆ THỐNG GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC LIÊN QUAN |
| |
| [Nguyên lý thiết kế kiến trúc] |
| [Nguyên lý thiết kế công trình kiến trúc công cộng] |
| [Nguyên lý thiết kế công trình bể bơi có mái] (Chuyên đề thể thao) |
+-------------------------------------------------------------------------+
Về vị trí trong chương trình đào tạo, giáo trình phục vụ trực tiếp cho học phần Thiết kế công trình thể dục thể thao và các đồ án chuyên ngành kiến trúc công trình bậc đại học và sau đại học. Mục tiêu học tập trọng tâm của giáo trình là trang bị cho người học:
- Phương pháp luận phân tích và thiết kế thể loại công trình bể bơi trong nhà;
- Khả năng làm chủ quy chuẩn kích thước không gian thi đấu chuẩn quốc tế (FINA);
- Kỹ năng giải quyết các chuỗi dây chuyền công năng phức tạp phân lập giữa khán giả và vận động viên;
- Kiến thức tích hợp các giải pháp kỹ thuật công trình đặc thù (xử lý nước, tuần hoàn nhiệt, thông gió và chống thấm).
Cách tiếp cận của giáo trình mang tính đa ngành: kết hợp chặt chẽ giữa lịch sử phát triển loại hình, sinh lý học vận động của cơ thể người, hóa lý môi trường nước với các quy chuẩn kỹ thuật kiến trúc - kết cấu. Điểm đặc thù của tài liệu là hệ thống hình vẽ minh họa chi tiết, mặt bằng sơ đồ và mặt cắt kỹ thuật do chính tác giả thể hiện, phản ánh các thông số thực hành thiết kế xây dựng.
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương và chủ đề chính
Nội dung giáo trình được tổ chức theo tiến trình logic từ cơ sở lý thuyết tổng quan đến các giải pháp thiết kế chi tiết:
+-------------------------------------------------------------------------+
| TIẾN TRÌNH NỘI DUNG GIÁO TRÌNH |
| |
| CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU |
| |
| CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỂ BƠI CÓ MÁI |
+-------------------------------------------------------------------------+
-
Chương 1: Mở đầu
Trình bày lịch sử tiến hóa của không gian tắm và bơi lội từ hệ thống nhà tắm công cộng La Mã cổ đại (với các không gian chuyên biệt như vestibules, apodyterium, aphedium, laconicum, calidarium, tepidarium, frigidarium) đến cung điện Versailles (thời Louis XIII-XIV) và các kỳ Thế vận hội Olympic hiện đại (từ năm 1896, Olympic Paris 1924 với bể bơi Colombes). Chương này thiết lập cơ sở khoa học về tác động sinh lý của nước lên cơ thể người (dựa trên nghiên cứu của Xtolbop và Marxcova, 1982), phân tích chỉ số năng lượng cơ bắp, mức độ đào thải axit lactic qua da và nước tiểu (lên tới $720,\text{mg/l}$). Đồng thời, chương 1 cung cấp các thông số kỹ thuật về tiêu chuẩn nước sạch và giải pháp kết cấu chống thấm mao dẫn, chống thấm qua khe nứt bê tông. -
Chương 2: Thiết kế bể bơi có mái
Tập trung toàn diện vào phương pháp thiết kế công trình, bao gồm:- Lựa chọn địa điểm và quy hoạch giao thông (khoảng lùi $30\text{–}50,\text{m}$ so với chỉ giới đường đỏ);
- Phân loại công trình theo cao độ đặt (ngầm hoàn toàn, nổi hoàn toàn, nửa nổi nửa chìm);
- Phân loại theo chức năng và quy mô khán đài (từ loại nhỏ $500\text{–}1000$ chỗ đến loại lớn $2500\text{–}5000$ chỗ);
- Kích thước không gian bể thi đấu tiêu chuẩn ($50,\text{m} \times 25,\text{m}$, 10 đường bơi rộng $2{,}5,\text{m}$), chiều cao nhảy cầu ($1,\text{m}$, $3,\text{m}$, $5,\text{m}$, $7{,}5,\text{m}$, $10,\text{m}$);
- Thiết kế khán đài dựa trên phương pháp đồ họa tia nhìn;
- Thiết kế dây chuyền công năng một chiều khu vận động viên;
- Hệ thống kỹ thuật phụ trợ (trạm bơm, phòng lọc, sưởi ấm nước nóng, thông gió).
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết nền tảng dựa trên các luận điểm khoa học và tiêu chuẩn kỹ thuật:
- Lý thuyết vận động và trao đổi chất: Dẫn giải nghiên cứu sinh lý học của Xtolbop và Marxcova (1982) về chuyển hóa năng lượng, tuần hoàn máu ở tư thế nằm ngang so với tư thế đứng khi vận động.
- Cơ sở hóa lý môi trường nước: Tỷ trọng cực đại của nước tại $4^\circ\text{C}$ ($1,\text{kg/l}$), sức căng bề mặt nhằm bố trí máng tràn tiêu sóng, khả năng truyền quang xác định tầm nhìn qua lỗ quan sát kỹ thuật ngầm.
- Tiêu chuẩn chất lượng nước trong nhà:
- Độ trong: $25\text{–}35^\circ$ Snellen;
- Độ màu: $< 2^\circ$ Coban;
- Hàm lượng chất vẩn đục: $< 2,\text{mg/l}$;
- Độ pH: $7{,}3\text{–}7{,}6$;
- Độ cứng: $5\text{–}7^\circ\ \text{CaCO}_3$;
- Clorua: $< 50,\text{mg/l}$;
- Amoniac: $< 0{,}5,\text{mg/l}$.
- Nguyên lý kết cấu và chống thấm: Quy tắc giảm tỷ lệ nước/xi măng theo định luật Abrams để hạn chế lỗ rỗng mao dẫn; giải pháp màng ngăn bitum/petrolatum; phụ gia thủy tinh lỏng trong vữa trát; kết cấu bê tông composite gốc nhựa epoxy.
Kỹ năng phát triển
Tài liệu cung cấp các công cụ định lượng hỗ trợ rèn luyện các kỹ năng thiết kế:
- Kỹ năng thiết kế mặt bằng và mặt cắt kỹ thuật: Xác lập kích thước bể tiêu chuẩn ($50,\text{m} \times 25,\text{m}$, sâu $1{,}2\text{–}1{,}7,\text{m}$ tại khu bơi và $4{,}5,\text{m}$ tại hố nhảy), bố trí bệ xuất phát kích thước $50,\text{cm} \times 50,\text{cm}$, vát nghiêng $15^\circ$, cao $75,\text{cm}$ so với mặt nước.
- Kỹ năng tính toán khán đài và thoát người: Vẽ mặt cắt bậc ngồi theo phương pháp thực dụng với độ nâng tia nhìn $c = 12,\text{cm}$, tầm mắt $80\text{–}85,\text{cm}$, khoảng cách tối đa từ khán giả đến vận động viên xa nhất không quá $70,\text{m}$. Tính toán phân khu khán đài $\le 200$ người/khu, thời gian thoát hiểm ra khỏi khu vực $\le 6$ phút và thoát hoàn toàn khỏi khán đài $\le 15$ phút.
- Kỹ năng thiết kế dây chuyền công năng: Bố trí dây chuyền khép kín một chiều bắt buộc cho vận động viên: $$\text{Sảnh} \longrightarrow \text{Kiểm tra y tế} \longrightarrow \text{Gửi đồ/Thay đồ} \longrightarrow \text{Tắm hương sen/Tắm hơi} \longrightarrow \text{Khởi động} \longrightarrow \text{Hố rửa chân} \longrightarrow \text{Bể bơi}$$
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm tích hợp lý thuyết quy chuẩn với phân tích đồ án thực tế. Kiến thức không dừng lại ở các định nghĩa trừu tượng mà được lượng hóa thành bảng tra, sơ đồ mặt bằng và công thức kinh nghiệm.
+-------------------------------------------------------------------------+
| DÂY CHUYỀN KHU VẬN ĐỘNG VIÊN (MỘT CHIỀU) |
| |
| [Sảnh đón tiếp & Kiểm soát] |
| [Phòng kiểm tra y tế & Cắt sửa tóc] |
| [Phòng thay đồ & Tủ gửi tư trang] |
| [Khu vệ sinh & Phòng tắm hương sen] |
| [Phòng khởi động / Sân tập bổ trợ] |
| [Hành lang tắm tự động / Hố rửa chân (sâu ≥ 45cm)] |
| [Sàn bo quanh bể (rộng 3-6m) & Bể thi đấu / Hố nhảy] |
+-------------------------------------------------------------------------+
Công trình điển hình được phân tích (Case Studies)
- Cung điện Versailles (Pháp): Phân tích kết cấu bể Latone ($10,\text{m} \times 40,\text{m}$) trong nhà và bể Apodolon ngoài trời.
- Đơn vị ở Marseille (Le Corbusier, 1958): Giải pháp bố trí bể bơi và sân vườn trên tầng thượng tòa nhà 16 tầng kết hợp chức năng phục vụ công cộng tại tầng 7 và 8.
- Tổ hợp thể thao Thế vận hội: Bể bơi Colombes (Olympic Paris 1924), Bể bơi Olympic Tokyo (KTS. Kenzo Tange), Bể bơi Munich mái dây treo (CHLB Đức).
- Mô hình kiến trúc bể bơi hiện đại: Bể bơi Tournesol tại Marseille (KTS. Bernard Schoeller), Bể bơi kết cấu mái ống thép của KTS. Jean Redreau, Bể bơi Kiev (Ucraina).
+-------------------------------------------------------------------------+
| CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ KỸ THUẬT TIÊU BIỂU |
| |
| • Hình 1.1: Sinh lý hoạt động cơ thể (Xtolbop & Marxcova, 1982) |
| • Hình 2.17: Kích thước mặt bằng, mặt cắt bể tiêu chuẩn 50m x 25m |
| • Hình 2.21: Cấu tạo tháp nhảy cầu các cao độ (3m, 5m, 7.5m, 10m) |
| • Hình 2.23: Xác định độ dốc bậc ngồi khán giả bằng phương pháp đồ họa |
| • Hình 2.24: Sơ đồ dây chuyền chức năng khu vận động viên |
| • Hình 2.31: Chi tiết cấu tạo hố rửa chân 2 tầng lắng chất bẩn |
| • Hình 2.32 - 2.33: Sơ đồ thiết bị cấp nhiệt, thông gió & xử lý nước |
+-------------------------------------------------------------------------+
Đánh giá và hướng dẫn tự học
- Bài tập thực hành: Thiết kế sơ bộ tổng mặt bằng khu thể thao; giải quyết mặt bằng dây chuyền công năng khu vận động viên; vẽ mặt cắt dọc qua khán đài và hố nhảy cầu.
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra mức độ chính xác của các kích thước thông thủy, khả năng phân luồng giao thông sạch - bẩn, tính toán thoát hiểm và việc tuân thủ quy chuẩn phòng chống đọng ẩm, chống trơn trượt.
Điểm nổi bật và cập nhật
-
Số liệu định chuẩn chi tiết theo chuẩn quốc tế:
Giáo trình tổng hợp các thông số thiết kế từ tiêu chuẩn FINA kết hợp các quy phạm xây dựng công trình thể thao của Liên Xô cũ, Ba Lan và Cộng hòa Dân chủ Đức:- Diện tích khán giả: $5,\text{m}^2/\text{người}$ (quy mô $1000\text{–}3000$ chỗ) và $4{,}5,\text{m}^2/\text{người}$ (quy mô $3000\text{–}5000$ chỗ);
- Tiêu chuẩn vệ sinh: 1 vòi sen phục vụ 8 vận động viên; định mức cấp nước bổ sung hàng ngày đạt $3\text{–}5%$ dung tích bể;
- Chỉ tiêu thiết bị vệ sinh khán giả: 150 nam ($1\text{ xí} + 8\text{ tiểu} + 4\text{ rửa}$), 100 nữ ($1\text{ xí} + 6\text{ tiểu} + 4\text{ rửa}$).
-
So sánh giải pháp công nghệ xử lý nước:
| Tiêu chí | Hệ thống thay nước định kỳ | Hệ thống lọc tuần hoàn |
|---|---|---|
| Phạm vi áp dụng khuyến nghị | Dung tích bể $> 1000,\text{m}^3$ | Dung tích bể $< 1000,\text{m}^3$ |
| Ưu điểm | Thời gian thay nhanh ($6\text{–}8$ giờ) | Cấp lọc liên tục, không cần bể ngầm phụ |
| Nhược điểm | Tốn diện tích xây dựng bể chứa phụ ngầm | Chi phí thiết bị cao, cần chu kỳ xả kiệt $4\text{–}6$ tuần |
- Tối ưu hóa nhiệt và vi khí hậu nhiệt đới:
Tài liệu đưa ra giải pháp kết hợp lò đun trung tâm phục vụ đồng thời cho bể bơi bốn mùa và hệ thống sưởi sàn, giúp giảm $15\text{–}25%$ chi phí vận hành năng lượng. Đồng thời, giáo trình nêu rõ các thông số vi khí hậu bắt buộc trong nhà: nhiệt độ nước bể đạt $22^\circ\text{C}$, nước tắm $27\text{–}32^\circ\text{C}$, không khí khu vực bệ xuất phát/nhảy cầu xấp xỉ $20^\circ\text{C}$, tần suất luân chuyển không khí phòng tắm đạt $8\text{–}10,\text{lần/giờ}$.
Đối tượng sử dụng giáo trình
+-------------------------------------------------------------------------+
| ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG |
| |
| [Sinh viên Kiến trúc - Quy hoạch (Năm 3, 4, 5)] |
| |
| [Học viên Sau đại học & Giảng viên chuyên ngành] |
| |
| [Kiến trúc sư & Kỹ sư tư vấn thiết kế] |
+-------------------------------------------------------------------------+
- Sinh viên ngành Kiến trúc, Quy hoạch và Kỹ thuật Công trình: Tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên từ năm thứ 3 trở đi khi thực hiện đồ án thiết kế công trình công cộng quy mô lớn và đồ án tốt nghiệp kiến trúc sư.
- Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần: Nguyên lý thiết kế kiến trúc, Vật lý kiến trúc, Cấu tạo kiến trúc và Nguyên lý thiết kế công trình kiến trúc công cộng.
- Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu khung dùng để soạn bài giảng, xây dựng đề tài đồ án và chấm thi chuyên môn bộ môn Kiến trúc Công cộng.
- Kiến trúc sư và kỹ sư thiết kế: Cẩm nang tra cứu thông số kích thước, chi tiết cấu tạo máng tràn, hố rửa chân, bệ xuất phát và thiết kế kỹ thuật cấp thoát nước bể bơi.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này giải quyết loại hình công trình nào?
Tài liệu tập trung chuyên sâu vào loại hình công trình bể bơi có mái che (bể bơi trong nhà), bao gồm bể bơi thi đấu tổng hợp, bể bơi chuyên dụng (huấn luyện, nhảy cầu), bể bơi phục hồi chức năng/thủy liệu pháp và bể bơi giải trí công cộng.
2. Yêu cầu tiên quyết để học tập và nghiên cứu giáo trình này là gì?
Người học cần nắm vững kiến thức về nguyên lý phân khu chức năng công trình công cộng, hiểu biết về kết cấu bê tông cốt thép, hình học họa hình để vẽ đồ họa tia nhìn khán đài và nắm được các khái niệm cơ bản về thông gió, chiếu sáng công trình.
3. Điểm khác biệt giữa giáo trình này và các tài liệu nguyên lý chung là gì?
Giáo trình phân tích sâu cấu tạo cơ học và hóa lý đặc thù của nước ảnh hưởng trực tiếp đến hình khối kiến trúc, cung cấp các kích thước chi tiết (ô nghỉ, máng tiêu sóng, bệ xuất phát, tháp nhảy, hố rửa chân 2 tầng) thay vì chỉ dừng lại ở sơ đồ khối công năng chung.
4. Phương pháp tính toán tầm nhìn khán đài trong sách được thực hiện như thế nào?
Độ dốc bậc ngồi được xác định bằng phương pháp đồ họa dựa trên điểm nhìn lấy tại tâm đường bơi trong cùng, chiều cao nâng tia nhìn giữa hai hàng ghế liên tiếp cố định $c = 12,\text{cm}$, tầm mắt quan sát trung bình của khán giả từ $80\text{–}85,\text{cm}$.
5. Giáo trình có đề cập đến các tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện và chiếu sáng không?
Có. Giáo trình quy định độ rọi chiếu sáng từ $60,\text{lux}$ (hành lang), $90\text{–}120,\text{lux}$ (phòng chức năng) đến $200,\text{lux}$, đồng thời hướng dẫn chọn công suất trạm biến áp/máy phát dự phòng từ $100,\text{kVA}$ (loại trung bình) đến $350\text{–}500,\text{kVA}$ (loại lớn có bố cục phân tán).
Kết luận
Giáo trình Nguyên lý thiết kế công trình bể bơi có mái của TS. Tạ Trường Xuân là tài liệu học thuật chuyên khảo về thiết kế công trình thể thao dưới nước tại Việt Nam. Giá trị cốt lõi của giáo trình thể hiện ở sự chuẩn xác về thông số kỹ thuật, tính liên kết chặt chẽ giữa kiến trúc và hạ tầng cơ điện (MEP), cùng hệ thống hình vẽ tay chi tiết phản ánh kinh nghiệm thiết kế thực hành.
Lộ trình nghiên cứu đề xuất cho sinh viên và kiến trúc sư:
- Nắm vững cơ sở sinh lý học và tiêu chuẩn nước sạch (Chương 1);
- Nghiên cứu quy chuẩn hình học bể bơi và tháp nhảy cầu (Chương 2);
- Hoàn thiện đồ án thông qua giải pháp dây chuyền một chiều khu vận động viên và mặt cắt khán đài;
- Tích hợp giải pháp sưởi ấm, thông gió và chống thấm ngầm.