Tiểu Luận Nguyên Lý Thiết Kế Kết Cấu Đại Học Kiến Trúc TPHCM

Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

ĐỀ BÀI :
Yêu cầu : Sinh viên tham khảo tài liệu, tìm kiếm thơng tin, dữ liệu (bao gồm
hình ảnh, video, bản vẽ…), sau đó phân tích, đánh giá độc lập về các yêu cầu liên
quan đến bài tập. Bài tập gồm hai phần: lý thuyết và bài tập.
Thời gian nộp bài tiểu luận: SV nộp bài trên hệ thống Classroom vào ngày
21/12/2021. Lưu ý SV nộp trễ n ngày sẽ bị trừ 0.5xn điểm.
Định dạng và Đặt Tên File : SV nộp bài dạng file có định dạng là PDF và
đặt tên file là: NLTKKC.HỌTÊN SV.MSSV
-------o△o-------

A.PHẦN LÝ THUYẾT
Câu 8. Tìm hiểu về các giải pháp kết cấu nhà lắp ghép ?
 Tóm tắt nội dung trình bày :
1. Định nghĩa nhà lắp ghép.
2. Nhược điểm của nhà BTCT truyền thống, các đặc điểm của nhà lắp ghép
giải quyết các nhược điểm đó.
3. Một số giải pháp nhà lắp ghép phổ biến hiện nay.
4. Trình bày về giải pháp nhà lắp ghép tồn phần ( Smarthome ) bằng vật
liệu thép tạo hình nguội ( Cold-Formed-Steel ).
 Nội dung :
1. Định nghĩa nhà lắp ghép ?
o Là loại nhà được thi công lắp ghép từ những vật tư đúc sẵn trong
nhà máy.
o Có thể thi công lắp ghép 1 phần hoặc lắp ghép toàn phần.
o Các vật liệu dùng trong nhà lắp ghép thường là các vật liệu nhẹ
như : thép cán nóng tiền chế, thép tạo hình nguội, tấm sàn bê tơng
nhẹ, vách ngăn bằng vật liệu nhẹ, mái tole, …

2. Nhược điểm của nhà BTCT truyền thống, các đặc điểm của nhà lắp
ghép giải quyết các nhược điểm đó.
o Nhược điểm của nhà BTCT truyền thống :
 Nhà truyền thống thường sử dụng vật liệu BTCT cho phần
kết cấu chính chịu lực ( cột dầm, sàn,… ) và phần bao che và
vách ngăn được xây gạch nên trọng lượng bản thân của công
GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Ngun lý TKKC

Nguyễn Minh Khơi - 18520100175

trình lớn -> Móng cơng trình chịu tải lớn -> Phần chi phí
cho phần móng và phần thân cao.
 Thời gian thi cơng lâu.
 Ngồi chi phí cho vật liệu, cịn có chi phí cho coppha, giàn
giáo. Lượng nhân cơng đơng để đảm bảo tiến độ và các chi
phí phát sinh khác -> Chi phí thi cơng cao.
 Khó khăn trong việc kết hợp với thiết kế MEP vì phải đục
dầm, sàn,…
o Các đặc điểm của nhà lắp ghép để giải quyết các vấn đề trên :
 Trọng lượng nhẹ hơn : do sử dụng các vật liệu nhẹ -> Móng
chịu tải nhẹ hơn -> Giảm chi phí móng.
 Tiết kiệm thời gian thi công : do sử dụng các vật liệu tiền
chế nên quy trình thi cơng lắp ghép cực kì nhanh chóng, thời
gian rút ngắn có thể lên đến 40-60%.
 Chi phí thi cơng ít : nhờ việc tối ưu được thời gian thi cơng
nên chi phí giảm, lượng nhân cơng ít hơn, ít phát sinh các
chi phí khác.

3. Một số giải pháp nhà lắp ghép :
o Nhà lắp ghép bằng khung thép – sàn bê tông nhẹ :
 Hệ chịu lực chính : khung thép tiền chế, liên kết với nhau
bằng bu lông. Sử dụng tấm sàn bê tông nhẹ.
 Một số hình ảnh :

GVHD : Lê Văn Thơng


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

o Nhà lắp ghép bằng khung thép – sàn composite ( tấm deck + bê
tơng ) :
 Hệ chịu lực chính : khung thép tiền chế như giải pháp trên
nhưng giải pháp sàn được thay bằng giải pháp sàn
Composite ( Tấm deck + Bê tơng )
 Một số hình ảnh :

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

o Nhà lắp ghép 1 tầng bằng gỗ :
 Hệ chịu lực chính : cột, dầm,…được làm bằng gỗ được tính
tốn và sản xuất chính xác tại nhà máy theo từng mơ đun.

Các kết cấu được liên kết với nhau bằng liên kết mộng, vít,
bu lơng,…
 Một số hình ảnh :

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Ngun lý TKKC

Nguyễn Minh Khơi - 18520100175

4. Trình bày về giải pháp nhà lắp ghép ( Smarthome ) bằng vật liệu
thép tạo hình nguội ( Cold-Formed-Steel ) :
o Vật liệu : sử dụng thép cường độ cao được qua q trình dập (tạo)
hình nguội, vật liệu này có các đặc điểm khác với thép thông
thường :
 Sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép rất
mỏng ( 0,3 - 4mm ).
 Sử dụng các loại tiết diện cơ bản như chữ C, Z, chữ môn,…
hoặc có thể là tiết diện có mặt cắt phức tạp tùy theo thiết kế.
 Sử dụng các phương pháp liên kết khác với kết cấu thông
thường.
o Cấu tạo :
GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

 Hệ chịu lực chính :
 Cột, dầm : cấu tạo theo tiết diện tổ hợp giữa các tiết
diện cơ bản ( 2 chữ C,…).
 Vách chịu lực : cấu tạo theo dạng như dàn phẳng, gồm
các thanh có tiết diện đơn hoặc tổ hợp.
 Sàn : sử dụng tấm tole deck + bê tông, sàn gỗ, hoặc
các loại vật liệu sàn nhẹ.
 Hệ bao che :
 Mái : sử dụng từ các tấm mỏng tạo hình nguội ( hình
sóng tole ) hoặc tiết diện khác theo yêu cầu thiết kế.
 Vách ngăn : sử dụng khung xương bằng thép CFS (
thanh đứng, thanh ngang,… ) bên ngoài được ốp vật
liệu nhẹ ( thạch cao,…).
 Hệ giằng :
 Các tiết diện có thể là tiết đơn hoặc tổ hợp, khoảng
cách và cấu tạo tùy vào thiết kế.
 Liên kết :
 Bu lông : là một loại liên kết phổ biến được dùng cho
thép cán nóng và thép tạo hình nguội.
 Đinh vít : là một loại liên kết phổ biến được sử dụng
trong thép hình nguội. Do độ mỏng của thép hình
thành nguội, liên kết mang lại đơn giản và nhanh
chóng trong lắp đặt.
 Hàn : các mối hàn tạo ra liên kết cứng cho cấu kiện,
địi hỏi tay nghề nhân cơng cao. Các phương pháp hàn
: hàn chùm tia laze ( LBW ), hàn thép không gỉ (
stainless steel welding ),…
o Nguyên lý thiết kế :
 Tiêu chuẩn : hiện nay Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết kế
loại thép này nên sử dụng 1 số tiêu chuẩn nước ngoài như :

 AS/NZL 4600 : 2018 (Úc/New Zealand)
 Eurocode 3 ( Châu âu )
 AISI S100 2016 ( Bắc mỹ )
 Ngun lý chung để tính tốn thiết kế :
 Vì làm từ thép có cường độ cao (fy = 300-550 Mpa)
nhưng tiết diện rất mỏng nên kết cấu có khả năng phá
GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Ngun lý TKKC

Nguyễn Minh Khơi - 18520100175

hoại vì mất ổn định trước khi bị phá hoại về bền, nên
cần tính tốn hợp lí để tránh điều đó.
 Thơng thường thiết kế theo trạng thái mất ổn định
trước sau đó kiểm tra bền sau.
 Một thiết kế tối ưu là thiết kế khả năng chịu lực theo
trạng thái phá hủy về ổn định và bền là gần bằng
nhau.
 Phương pháp tính thép tạo hình nguội :
 Phương pháp bề rộng hữu hiệu (EWM) : là phương
pháp được sử dụng từ những năm 1940, phần mềm
CFS,…
 Phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) : là phương
pháp mới nhất hiện nay và đã được đưa vào 2 bộ tiêu
chuẩn thiết kế thép tạo hình nguội : AS/NZL 4600 :
2018 và AISI S100 : 2016
o Hạn chế : ngoài những ưu điểm đã nêu trên, giải pháp nhà lắp
ghép sử dụng thép CFS vẫn có 1 số hạn chế :

 Chưa có tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế theo TCVN
 Việc tính tốn thiết kế phức tạp, địi hỏi người thiết kế phải
có kinh nghiệm.
 Về tuổi thọ cơng trình khơng cao ( từ 30-50 năm ).
o Một số hình ảnh :

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

GVHD : Lê Văn Thông

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

Kết luận : với nhưng ưu, nhược điểm trên thì theo đánh giá của sinh viên ở
một số mức độ quy mô cơng trình phù hợp đây là một giải pháp rất hay và đáp ứng
nhiều nhu cầu của thực tế hiện nay. Giải pháp này sẽ phổ biến và rất phát triển
trong tương lai khi cuộc sống ngày càng tấp nập và vội vã hơn.

B.PHẦN BÀI TẬP
Yêu cầu : SV làm một số bài tập sau đây. SV tự chọn mức độ phức tạp của bài tập
(số dấu (*)) tùy theo khả năng của mình; tuy nhiên tổng số (*) của các bài tập sẽ
thực hiện không được nhỏ hơn 5*.
Nội dung thực hiện :

Câu 1 (*) + Câu 4 (***) + Câu 15 (*) = 5*
Câu 1 (*) : Hãy đề nghị các tổ hợp tải trọng nguy hiểm để kiểm tra ổn định lật
quanh điểm B của cơng trình như hình vẽ.
P2
P1
P3

- Các tổ hợp tải trọng nguy hiểm khiến cơng trình lật quanh điểm B : (Lật theo
chiều kim đồng hồ) :
 TLBT + P1
 TLBT + P3
 TLBT + P1 + P3
Câu 4 (***) : Có 2 phương án kết cấu đang được xem xét để đỡ mái của một khán
đài như hình vẽ. Giả sử mái chỉ chịu tải trọng phân bố đều với giá trị tính tốn là
20kN/m (đã bao gồm tĩnh tải và hoạt tải). Với mỗi phương án kết cấu, hãy:
(a) Phân tích sự chịu lực
(b) Ước tính gần đúng moment, lực cắt, lực dọc
GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

(c) Nhận xét về tính thẩm mỹ và hiệu quả về mặt kết cấu.

Phương án 1

Phương án 2

(a) Phân tích sự chịu lực :
- Phương án 1 :
o Thanh AB : chịu nén + uốn
o Thanh BC : chịu uốn
- Phương án 2 :
o Thanh BC, DC : chịu uốn
o Các thanh còn lại chịu uốn do trọng lượng bản thân hoặc do liên kết
cứng giữa các thanh (rất nhỏ), chủ yếu chịu kéo, nén.
(b) Ước tính gần đúng moment, lực cắt, lực dọc
- Tùy vào liên kết giữa các thanh mà cho ra nội lực khác nhau, ở đây giả sử
các thanh được liên kết cứng với nhau.
- Mơ hình và nhập tải vào Sap2000 (bỏ qua TLBT) ta có các giá trị nội lực :

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

o Momen :
 Phương án 1 :


Mmax = 9000 (kNm)

 Phương án 2 :

Mmax = 1000 (kNm)

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

o Lực cắt :
 Phương án 1 :

Vmax = 600 (kN)

 Phương án 2 :

Vmax = 218 (kN)

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

o Lực dọc :
 Phương án 1:

Nmax = 600 (kN)

 Phương án 2 :

Nmax = 852 (kN)

GVHD : Lê Văn Thông


Tiểu luận Nguyên lý TKKC

Nguyễn Minh Khôi - 18520100175

(c) Nhận xét về tính thẩm mỹ và hiệu quả về mặt kết cấu.
- Tính thẩm mỹ :
o Phương án 1 : có ít cấu kiện, cho khơng gian thơng thống, tối giản,
đạt được công năng sử dụng.
o Phương án 2 : có nhiều cấu kiện hơn, chiếm nhiều diện tích, khơng
gian.
- Hiệu quả kết cấu :
o Phương án 1 : do có dầm cosole vượt nhịp rất lớn (30m) nên rất khó
khăn trong việc tính tốn thiết kế, và tiết diện rất lớn ( dầm, cột ).
Chưa kể móng chịu lệch tâm lớn nên cũng tốn kém cho việc thiết kế
móng.
o Phương án 2 : có thêm cách thanh chéo, nếu liên kết giữa các thanh
là khớp thì nội lực trong đa số thanh chỉ chịu kéo, nén nên tiết diện sẽ
nhỏ. Móng cũng chịu tải nhẹ hơn ( gần như chịu nén đúng tâm ).
 Kết luận : tùy theo nhu cầu của chủ đầu tư là ưu tiên về tính thẩm mỹ hay
hiệu quả kết cấu ( tiết kiệm ) thì sẽ chọn 1 trong 2 phương án trên.
Câu 15 (*) : Trình bày cách đặt hoạt tải để tìm moment dương và moment âm bất
lợi nhất cho dầm hai nhịp:
(1)

(2)

Momen dương bất lợi cho dầm : chỉ đặt hoạt tải ở 1 nhịp ( 1 hoặc 2).
Momen âm bất lợi cho dầm : đặt hoạt tải ở cả 2 nhịp (1 và 2).

GVHD : Lê Văn Thông