Quy trình thiết kế kết cấu công trình cơ bản
Trên thực tế, một quy trình thiết kế kết cấu công trình xây dựng hoàn chỉnh thường bao gồm rất, rất nhiều công đoạn và chi tiết khác nhau. Tùy theo quy mô, điều kiện thực tế cũng như cách thức triển khai công việc của mỗi đơn vị tư vấn thiết kế kết cấu khác nhau mà quy trình có thể có những thay đổi ít nhiều. Tuy nhiên, nhìn chung quy trình này vẫn sẽ bao gồm 7 bước cơ bản sau đây:
Bước 1. Xác định rõ phương án kết cấu
– Để có thể thiết kế kết cấu công trình, các kỹ sư trước hết cần nghiên cứu bản vẽ các mặt đứng chính, mặt đứng hông, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang, mặt bằng tầng hầm, tầng trệt, …, từ đó mới có thể xác định tương đối chính xác các kích thước chính trong công trình. Bên cạnh đó, cũng cần có sự tìm hiểu kỹ lưỡng về kích thước cũng như sự bố trí hệ thống thang bộ, thang máy, hệ thống điện, hệ thống cấp, thoát nước, các bộ phận ngầm, các đường ống kỹ thuật, …
– Nghiên cứu hồ sơ địa chất của công trình bao gồm việc tìm hiểu và phân tích mặt cắt địa chất, tính chất, chỉ tiêu cơ lý các lớp đất bên dưới công trình.
– Dự kiến hệ chịu lực chính của công trình bao gồm khung, khung kết hợp vách cứng, lõi cứng, … Tiếp đến là việc bố trí một cách sơ bộ các bộ phận nhận tải trọng truyền lên hệ chịu lực chính của công trình như: hệ dầm, sàn, khu vực thang máy, thang bộ, lỗ thông tầng, hồ nước mái, … Sau đó, người kỹ sư sẽ lựa chọn vật liệu chịu lực cho công trình (bêtông cốt thép, thép, gỗ…)
Bước 2. Lựa chọn sơ bộ kích thước cho các cấu kiện chính của hệ chịu lực
Ở bước tiếp theo này, người kỹ sư sẽ phải tiến hành lựa chọn sơ bộ độ dày của các loại sàn, kích thước tiết diện của hệ dầm, cột, vách của các loại cấu kiện có vai trò truyền tải trọng về hệ chịu lực chính .
Bước 3. Xác định tải trọng truyền lên các bộ phận chịu lực cũng như hệ chịu lực chính.
Bước 4. Tính toán chi tiết nội lực của hệ chịu lực chính và các cấu kiện ứng với khả năng tải trọng có thể gây nguy hiểm nhất đến hệ chịu lực chính của công trình.
Bước 5. Tính toán cốt thép cho hệ chịu lực chính cũng như cho từng cấu kiện.
Bước 6. Kiểm tra kết cấu công trình theo các trạng thái giới hạn.
Bước 7. Tiến hành thiết lập bản vẽ kết cấu, đồng thời lập bảng thống kê vật liệu sử dụng.
Trên đây là 7 bước chính nhất trong quy trình thiết kế kết cấu công trình cơ bản nhất mà người kỹ sư thiết kế cần phải tiến hành để tạo ra được một phương án kết cấu tối ưu, an toàn, và hiệu quả dành cho khách hàng của mình. Trên nguyên tắc, việc thiết kế kết cấu công trình sẽ cần phải thực sự thoả các yêu cầu sau đây, bao gồm: Người thiết kế phải thiết lập được sơ đồ kết cấu, xác định chính xác kích thước tiết diện, đồng thời bố trí và cấu tạo cốt thép sao cho đảm bảo tối đa độ bền, sự ổn định và bất biến hình trong không chỉ không gian tổng thể mà còn đối với riêng từng bộ phận của công trình từ khi thi công xây dựng cho tới giai đoạn sử dụng lâu dài về sau.