Các kiến ​​trúc sư tạo cho tòa nhà của bạn diện mạo theo lựa chọn của bạn và làm cho nó hoạt động theo cách bạn muốn.

Các kỹ sư cơ khí, điện và hệ thống ống nước thiết kế các hệ thống cho phép những người cư ngụ của bạn tận hưởng nhiệt độ thoải mái, không khí trong lành, sự tiện lợi của điện, nước uống và dịch vụ vệ sinh.

Các kỹ sư kết cấu làm cho tòa nhà của bạn đứng vững. Họ thiết kế các cấu trúc để chống lại trọng lực, chịu được gió lớn và tiếp tục đứng vững ngay cả khi mặt đất bên dưới chúng bắt đầu rung chuyển. Các kỹ sư hỗ trợ thiết kế của họ bằng các tính toán kết cấu – một công cụ phức tạp, ít được biết đến, thiếu đi vẻ hào quang của thiết kế kiến ​​trúc. Nếu bạn đang lập kế hoạch cho một dự án xây dựng, bạn có thể đã nghe nói về chúng. Bạn có thể đã tự hỏi họ là gì, hoặc liệu họ có áp dụng cho dự án của bạn hay không.

Vậy, tính toán kết cấu là gì?

Chúng là bài toán đằng sau khả năng giữ thẳng đứng của tòa nhà. Các kỹ sư sử dụng chúng để xác định tải trọng mà một tòa nhà phải chịu được và các đặc tính của các thành phần tạo nên cấu trúc của nó. Chúng bao gồm trụ cầu, cọc, móng, cột, dầm, dầm, tấm, kèo và xà nhà, cũng như các cơ chế kết nối khác nhau giữ kết cấu với nhau.

Từ khía cạnh ngân sách, tính toán chất lượng có thể giúp bạn tiết kiệm cho dự án của mình. Trung bình, vật liệu và nhân công liên quan đến việc lắp dựng cấu trúc của một tòa nhà có thể chiếm tới 20% tổng chi phí xây dựng. Với một phần lớn ngân sách của bạn đang bị hạn chế, các tính toán kết cấu của bạn phải đủ khả năng để xây dựng một tòa nhà vững chắc và tuân thủ một cách hiệu quả nhất. Một nhóm kỹ sư có kinh nghiệm sẽ xác định hiệu quả cấu trúc thông qua tính toán của họ và giúp dự án của bạn đáp ứng được ngân sách dự kiến.

Trong quá trình cho phép , độ chính xác của các tính toán kết cấu đóng một phần quan trọng. Đó cũng là phần hồ sơ để được cấp phép xây dựng; các tính toán không tuân thủ sẽ được gửi lại để chỉnh sửa cho nhóm kỹ sư, do đó làm chậm quá trình cấp phép và ngày xây dựng dự kiến ​​của bạn. Mặt khác, tính toán kết cấu chất lượng có thể hợp lý hóa việc cho phép và giúp bạn xây dựng nhanh hơn.

Dự thảo kết cấu là một phần quan trọng của kỹ thuật kết cấu và thường được sử dụng trong việc xây dựng các loại công trình khác nhau như các toà nhà dân dụng, thương mại, công nghiệp và cơ quan. Đây có thể được định nghĩa là một loạt các phương pháp tập luyện cho các giai đoạn phát triển khác nhau. Thiết kế kết cấu đóng một vai trò quan trọng trong việc hoàn thành các dự án kết cấu phức tạp. Công nghệ này là cần thiết để phát triển cơ sở hạ tầng nhanh hơn. Ngày nay chúng ta không thể tưởng tượng việc xây dựng mà không có thiết kế.

Về cơ bản, công nghệ này được sử dụng bởi các tổ chức khác nhau để tính toán tải trọng lên tòa nhà và các lực tác động bên ngoài. Sự ổn định của tòa nhà phải là cần thiết đối với bất kỳ loại công trình nào để công việc được tiến hành mà không có sai sót. Ngày nay, ngành kết cấu đã phát triển rất nhiều phần mềm để có được giải pháp hoàn hảo, và AutoCAD là một trong những phần mềm phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trong thiết kế.

Tất cả các giai đoạn thiết kế bắt đầu với một bản phác thảo cơ bản và được chuyển thành kiểu thiết kế chính xác bằng công nghệ máy tính. Trước đây, các thiết kế được thực hiện bằng tay nên độ chính xác của nó không được đảm bảo. Tuy nhiên, với sự toàn cầu hóa, ngành kết cấu đã áp dụng những tiến bộ công nghệ mới nhất và các tiêu chuẩn phải được tuân thủ để hoàn thành toàn bộ giai đoạn thiết kế.

Tầm quan trọng của thiết kế kết cấu ngày càng tăng khi hoạt động kinh doanh xây dựng đạt đến đỉnh cao. Những người trong ngành kết cấu đã nhận ra rằng đạt được tỷ lệ thành công cao hơn là giai đoạn quan trọng nhất. Các công ty, nhà xây dựng hoặc nhà thầu khác nhau thuê các nhà thiết kế chuyên nghiệp để có những sản phẩm tốt hơn.

Trong tất cả các loại hình xây dựng tòa nhà, các giai đoạn khác nhau như yêu cầu của dự án, đặc điểm kỹ thuật vật liệu và phân tích có thể được đánh giá thông qua quy hoạch kết cấu. Tất cả các loại dự án xây dựng đều liên quan đến việc thực hiện các bản vẽ thủ công để giúp duy trì các ý tưởng cơ bản và điều này giúp ngăn chặn việc thiết kế lại.

Các lỗi thi công trong quá trình đổ bê tông tại công trường có thể xảy ra do không tuân thủ các quy trình đã xác định và thực hành tốt hoặc do bất cẩn tuyệt đối. Một số hư hỏng như vậy có thể không dẫn đến sụp đổ hoặc xuống cấp bê tông nhưng có thể gây ra hậu quả bất lợi cho công trình.

Các yếu điểm của tòa nhà có khả năng phát sinh trên công trường được giải quyết sâu bên dưới với các bước giảm thiểu trong số này. Những hư hỏng đó không chỉ có thể phát sinh trong quá trình phát triển mới mà còn có thể phát sinh trong các dự án cải tạo hoặc sửa chữa.

Cố kết hoặc đầm bê tông không đúng cách

Việc đầm bê tông không đúng cách có thể tạo ra một số vấn đề, phổ biến nhất là các lỗ hổng, vết rỗ tổ ong và các mối nối nguội. Các lỗ hổng được tạo ra nơi các cấu trúc bị kẹt trong các lỗ nhỏ không khí hoặc nước.

Cố kết hoặc đầm bê tông không đúng cách

Có thể giảm thiểu hiện tượng hình tổ ong bằng cách đặt bộ rung thường xuyên hơn, bằng cách đặt bộ rung càng gần mặt của biểu mẫu nếu cần thiết mà không va vào vật thể, và bằng cách đẩy bộ rung ra ngoài. Rõ ràng là tất cả những sai sót này làm cho nó trở nên đơn giản hơn nhiều đối với bất kỳ quá trình nào gây ra tác hại bắt đầu xuống cấp bê tông.

Tại sao bạn lại thay nhớt, xoay lốp hoặc đi kiểm tra xe? Bạn có thay bộ lọc hoặc nhờ nhân viên bảo hành kiểm tra gas máy lạnh của bạn để kiểm tra hàng năm không? Tại sao chúng ta làm những việc này thường xuyên? Câu trả lời là để bảo dưỡng định kỳ và phòng ngừa. Tất cả chúng ta đều muốn ngăn chặn một vấn đề trước khi nó xảy ra, phải không?

Nguyên tắc này cũng áp dụng cho mái nhà của bạn. Hơn một triệu đô la mỗi năm được chi vào việc thay thế các mái nhà, khi việc bảo trì định kỳ đơn giản sẽ kéo dài tuổi thọ của mái nhà. Rêu là một ví dụ về vấn đề mái nhà mà việc bảo trì thường xuyên có thể ngăn ngừa được. Nếu bạn nhận thấy những đốm xanh trên mái nhà của bạn, bạn có thể có rêu. Hơn 75% mái nhà có rêu, đặc biệt là ở những nơi có khí hậu ấm áp và ẩm ướt. Thông thường, rêu bị nhầm lẫn với nhựa cây, bồ hóng hoặc gỉ sắt. Nếu rong rêu là vấn đề duy nhất, bạn có thể làm sạch chuyên nghiệp và nó sẽ kéo dài tuổi thọ cho mái nhà của bạn thêm nhiều năm!

Dưới đây là danh sách các biện pháp bảo dưỡng phòng ngừa định kỳ để kéo dài tuổi thọ cho mái nhà của bạn:

• Giữ cho mái nhà và máng xối của bạn không có mảnh vụn. Khi đi làm về nhà, bạn chỉ cần liếc lên nóc nhà. Nếu bạn nhận thấy một số cây cối, bụi rậm, lá và mảnh vụn, hãy dành một giờ trong ngày và dọn dẹp chúng. Tốt hơn là bạn chỉ nên dành một giờ cuối tuần để đọc những câu thơ trên mái nhà của bạn cả ngày. Nếu bạn chờ đợi để làm điều đó mỗi năm một lần, bạn sẽ dành cả ngày thứ Bảy của mình để làm việc đó.

• Cắt tỉa lại những cành cây nhô cao.

• Trước khi đi lên để làm sạch mái nhà của bạn, hãy mang theo một ít dụng cụ c như kiềm tua vít… và xem có bị gãy hoặc mất hở chỗ nào không.

• Với sự trợ giúp của đèn pin, hãy kiểm tra la phông dưới  xem có vết nước đọng.

• Nếu bạn thấy có dấu hiệu rò rỉ, đừng chờ đợi nhanh chóng sửa chữa . Thời gian chờ đợi càng lâu, bạn càng cần sớm thay mái nhà của mình.

Dưới đây là một số mẹo an toàn cho mái lợp:

• Khi sử dụng tôn, hãy luôn chắc chắn rằng tôn ở trên một bề mặt bằng phẳng và chắc chắn không hen gỉ.
• Có một người phát hiện! Người giám sát sẽ giữ thang và đảm bảo bạn lên mái nhà một cách an toàn.
• Trước khi lên mái nhà, bạn nên đảm bảo đã lau sạch vết bẩn. Nếu bề mặt ướt hoặc có nhiều mảnh vụn, bạn có nhiều khả năng bị trượt hơn.
• Kiểm tra thời tiết trước khi làm sạch hoặc bảo trì mái nhà của bạn.

Bạn không có thời gian và năng lượng để bảo dưỡng ngăn ngừa mái nhà của mình? Tiết kiệm cho bạn những đau đầu của việc bảo trì mái nhà và thuê một chuyên gia! Một công ty xây dựng hoặc một thợ sửa chữa mái có tất cả các công cụ và thiết bị thích hợp để làm việc trên mái nhà của bạn.

Các cơ sở chăm sóc sức khỏe bao gồm nhiều khu chức năng: phòng bệnh, khu chăm sóc đặc biệt, khu phẫu thuật, khu điều trị, phòng khám bác sĩ, phòng cơ điện, nhà ăn và khu dịch vụ ăn uống, và không gian công cộng. Nhiều người trong số này có thể được di dời trong suốt thời gian hoạt động của tòa nhà để đáp ứng nhu cầu thay đổi của bệnh nhân. Vì tải trọng thiết kế cho các khu vực này có thể khác nhau, nên việc kết hợp chặt chẽ các chức năng ban đầu của dự án với các thiết kế kết cấu cụ thể có thể hạn chế tính hữu ích tổng thể của công trình về lâu dài.

Để cho phép chủ sở hữu linh hoạt tối đa, các kỹ sư kết cấu có thể thực hiện các nghiên cứu đơn giản để phát triển các giả định về tải trọng cơ bản cho phép các bộ phận của kết cấu hỗ trợ nhiều hơn một chức năng, với tác động tối thiểu đến kết cấu tổng thể. Ví dụ, các yếu tố cấu trúc chính của một bệnh viện được thiết kế để thiết bị hình ảnh có thể được đặt ở bất kỳ đâu trên sàn nhà. Nếu thiết bị cần được chuyển đến một địa điểm khác trong tương lai, chỉ các yếu tố cấu trúc phụ sẽ phải được thêm vào, nếu có. Cách tiếp cận này tối đa hóa sự linh hoạt của chủ sở hữu với tác động tối thiểu đến chi phí.

Một số hệ thống chịu lực bên nhất định, chẳng hạn như giằng thép hoặc tường chống cắt bê tông, thường hạn chế tính linh hoạt trong tương lai. Các yếu tố cấu trúc khác có thể cho phép bố trí không gian nhanh nhẹn hơn. Trong các tòa nhà thép thấp tầng, hệ thống khung mô-men xoắn (cung cấp các khớp cứng cho dầm và cột để tăng cường độ cứng cho các bên) có thể cung cấp tính linh hoạt cho thiết kế với mức phí bảo hiểm tương đối nhỏ. Đối với các tòa nhà thép cao hơn, sử dụng lõi thang máy làm các phần tử giằng bên hoặc đặt các thanh giằng thép dọc theo chu vi có thể mang lại tính linh hoạt tối đa trong khi vẫn duy trì kết cấu bên trong hiệu quả. Trong các tòa nhà bê tông, hệ thống dầm và sàn có thể cho phép tăng khoảng cách giữa các cột trong khi tăng gấp đôi như một khung bê tông để chống lại tải trọng bên.

Trong xây dựng bệnh viện kết cấu là xương sống của công trình dự án. Giống như một bộ xương người, nó hỗ trợ việc xây dựng và bảo vệ các hệ thống tuần hoàn bên trong. Là kỹ sư kết cấu, chức năng cơ bản của chúng tôi là tạo ra các hệ thống kết cấu đáp ứng với chương trình và thiết kế kiến ​​trúc của một dự án. Các cơ sở y tế đặt ra những thách thức đặc biệt độc đáo vì yêu cầu của họ về không gian linh hoạt và nhu cầu của họ để thích ứng với công nghệ y tế đang thay đổi, cũng như độ nhạy âm thanh và rung động.

Nhận thức được những vấn đề này và phối hợp thiết kế kết cấu sớm trong quá trình thiết kế với toàn bộ nhóm dự án — từ chủ sở hữu cơ sở và nhà quy hoạch y tế đến kiến ​​trúc sư, nhà tư vấn và nhà thầu — có thể tạo ra một tòa nhà phù hợp hơn với nhu cầu lâu dài của cơ sở và thường tiết kiệm thời gian và chi phí thi công.

Các cơ sở chăm sóc sức khỏe cố gắng kết nối với các cộng đồng mà họ phục vụ bằng cách duy trì sự hiện diện công dân đáng chú ý và cung cấp không gian công cộng cởi mở và thân thiện. Để đạt được điều này, các kiến ​​trúc sư có thể thiết kế các lối vào lớn, minh bạch và các tâm nhĩ công cộng. Những thứ này đáp ứng mục tiêu thiết kế nhưng làm tăng thêm sự phức tạp cho cấu trúc của tòa nhà, vì chúng có thể yêu cầu các khoảng hở sàn lớn; cột cao, không có dấu gạch chéo; hoặc nhiều khoảng trống không có cột.

Không cần phải nói, nhưng mọi cấu trúc, bất kể kích thước hay mục đích dự định, đều phải được bảo mật. Các tòa nhà cần sự toàn vẹn về cấu trúc bên trong để có thể tiếp tục đứng vững. Một số cấu trúc phức tạp hơn những cấu trúc khác và yêu cầu thiết kế phức tạp hơn, nhưng đây chỉ là sự khác biệt về mức độ, không phải loại. Dù bản thân các tòa nhà hoặc công trình có phức tạp hay rộng lớn đến đâu, chúng đều cần một kỹ sư kết cấu để đảm bảo độ bền, độ ổn định và độ nghiêm ngặt của công trình.

Các tòa nhà và các cấu trúc khác khác nhau về kích thước và vật liệu được sử dụng để xây dựng chúng. Các kỹ sư kết cấu có thể đánh giá thiết kế của bất kỳ kết cấu cụ thể nào liên quan đến các khía cạnh này. Khi làm như vậy, họ xem xét mọi khía cạnh của các thông số của dự án xây dựng. Họ làm việc với các kiến trúc sư, cũng như các thông tin quy hoạch, để tìm ra những cách an toàn và hiệu quả nhất để xây dựng khung hỗ trợ của cấu trúc được đề cập. Khung này thường được gọi là “xương và cơ” của một tòa nhà. Giống như bộ xương của con người, những cấu trúc hỗ trợ này — dầm thép, gỗ xẻ, vách thạch cao và các vật liệu khác — phải hoạt động đồng bộ. Họ làm điều này để duy trì hình dạng và hình thức của cấu trúc, bất kể nó có thể là gì.

Điều này phù hợp với mọi thứ, từ những ngôi nhà hai tầng và các tòa nhà chung cư đến các tòa tháp văn phòng cao tầng và các tác phẩm nghệ thuật như Tháp Eiffel. Điều đó nói rằng, hầu hết công việc của một kỹ sư kết cấu liên quan đến thiết kế tòa nhà thương mại. Dù là gì đi nữa, thiết kế kết cấu là dịch vụ được hoàn thành bởi các kỹ sư kết cấu để đảm bảo rằng các công trình xây dựng có thể tồn tại trong nhiều năm, nhiều thập kỷ, thậm chí nhiều thế kỷ. Nếu các tòa nhà làm được điều này mà không bị đổ vỡ hoặc đổ nát theo mật độ riêng của chúng, chúng cần có thiết kế kết cấu vững chắc. Do đó, các kỹ sư kết cấu phải có cả kiến ​​thức chuyên sâu về vật lý và sự hiểu biết thấu đáo về cách thức hoạt động của các quy trình thiết kế và kiến ​​trúc. Nói cách khác, bỏ qua trọng lực vì vẻ đẹp sẽ không phải là một đặc điểm tuyệt vời ở một kỹ sư kết cấu.

Ngoài việc thiết kế bố trí khung bên trong của một tòa nhà, các kỹ sư của dịch vụ thiết kế kết cấu cũng giúp thực hiện các dự án khác. Chúng có thể khác nhau như máy móc và thiết bị xây dựng được sử dụng trong bệnh viện. Họ thậm chí còn giúp thiết kế các phương tiện lớn, chẳng hạn như xe tăng cho quân đội, đòi hỏi sự chú ý đặc biệt để đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc. Đôi khi, họ cũng được thuê để kiểm tra các dự án xây dựng hoặc cải tạo hiện có để đánh giá kỹ thuật. Bộ kỹ năng cụ thể của họ được sử dụng tại chỗ để giúp xác định những nhu cầu có thể phát sinh và hỗ trợ chuẩn bị. Các kỹ sư kết cấu làm việc với các kiến ​​trúc sư và tổng thầu để xác định các điều kiện mà theo đó một dự án có thể được hoàn thành thành công.

Mọi đối tượng là một cấu trúc. Cấu trúc được thực hiện bằng cách kết nối các thành viên khác nhau để làm cho nó toàn bộ để thực hiện chức năng dự định. Các cấu trúc tự nhiên thay đổi từ phần nhỏ nhất của nguyên tử đến toàn bộ sự sáng tạo. Các công trình nhân tạo bao gồm các tòa nhà, cầu, đập, tàu thủy, máy bay, tên lửa, xe lửa, ô tô, và cả những tác phẩm điêu khắc nghệ thuật lớn. Các kỹ sư kết cấu thiết kế và truy cập kết cấu để đảm bảo rằng chúng hoạt động hiệu quả và ổn định về mặt chức năng. của tải trọng tính toán từ phân tích kết cấu. Các kỹ sư kết cấu chịu trách nhiệm về cả “ phân tích kết cấu ” cũng như “thiết kế kết cấu ”. Cả hai đều là một phần quan trọng của công trình dân dụng. Vì vậy, điều cần thiết là người ta phải hiểu rõ ràng về phân tích cấu trúc và thiết kế cả hai thuật ngữ. Ở đây chúng tôi đã giải thích sự khác biệt giữa phân tích kết cấu và thiết kế kết cấu.

Khái niệm Tĩnh học, Cơ học hoặc Cơ học kết cấu thường được dùng lẫn lộn và gắn với mặt toán học, vật lý học lý thuyết, trong khi Kết cấu xây dựng hoặc Cơ kết cấu xây dựng có mục đích ứng dụng Cơ học hoặc cơ kết cấu vào trong ngành xây dựng. Vì vậy việc kiến tạo hệ chịu lực công trình và thiết kế cấu kiện (xác định kích thước yêu cầu, mặt cắt, lượng cốt thép, v. v.) được đặt lên hàng đầu.

Nhà kết cấu xây dựng hoặc nhà thiết kế xây dựng – thường là Kỹ sư xây dựng hơn là Kiến trúc sư – đảm nhiệm công việc thiết kế xây dựng.

Nhiệm vụ

Kết quả cuối cùng của việc thiết kế xây dựng là các bản tính kết cấu và thuyết minh chứng tỏ hệ chịu lực đã chọn thỏa mãn các tiêu chuẩn xây dựng bắt buộc.

Yêu cầu cơ bản quan trọng nhất của kết cấu xây dựng cũng như cơ kết cấu là hệ chịu lực phải nằm trong trạng thái cân bằng ổn định. Một phần quan trọng trong kết cấu xây dựng là mô hình hóa hệ chịu lực mẫu từ công trình xây dựng phức tạp (ngôn ngữ trong ngành còn gọi là “bổ kết cấu”) làm sao để làm sao tính toán được trong giới hạn công sức hợp lý kinh tế.

Quá trình tính toán kết cấu xây dựng tiếp tục với việc xác định ngoại lực tác động (Chú thích: tác giả dùng từ [ngoại tác] thay cho tải trọng hoặc ngoại lực vì ngoài tác nhân lực – trọng lực, gió, động đất, v. v. – ra còn có thể có các tác nhân không phải là lực khác là nhiệt, biến dạng cưỡng bức, v. v.). Từ đó có thể tính được các nội lực trong các cấu kiện. Lực tác động sẽ được truyền qua các cấu kiện xuống đến nền móng công trình.

Hệ chịu lực – Kết cấu xây dựng chia làm hai nhóm Hệ chịu lực

Hệ thanh và Hệ giàn (Thanh, Dầm, Cột, Khung)

Hệ chịu lực mặt, bao gồm Bản, Tấm, Vỏ cứng và Màng

Ngoại tác (ngoại lực, tải trọng)của một hệ chịu lực trong kết cấu xây dựng phải chú ý đến bao gồm:

Trọng lực

Lực giao thông

Lực gió

Lực sử dụng

Lực nước

Lực đất

Động đất

Nhiệt

Cưỡng bức

V. v.

Các lực động (va chạm, rung, dao động, động đất, v. v.) thường được tính quy chuyển sang một lực tĩnh trước khi dùng để tính toán cho công trình xây dựng.

Phân loại kết cấu xây dựng

Theo vật liệu xây dựng

Kết cấu xây dựng có thể được phân loại theo Vật liệu xây dựng qua đó cũng có phương pháp tính toán và quy trình thiết kế khác nhau:

– Kết cấu xây dựng bằng gạch đá (kết cấu gạch đá)

– Kết cấu gỗ, tre (kết cấu gỗ)

– Kết cấu bê tông tươi và kết cấu bê tông cốt thép

– Kết cấu thép và kim loại khác

– Kết cấu bằng vật liệu hỗn hợp composit

– Kết cấu nền móng: đất, đá

– Thủy tinh

– v. v.

Theo sơ đồ chịu lực

– Kết cấu tĩnh định

– Kết cấu siêu tĩnh

– Kết cấu phẳng

– Kết cấu không gian

Theo phương pháp thi công

– Kết cấu thi công toàn khối, tại chỗ

– Kết cấu thi công lắp ghép và thi công bán lắp ghép

Theo dạng công trình:

Kết cấu nhà cao tầng: nhà thấp tầng, nhà cao tầng, nhà công nghiệp, v. v.

Kết cấu cầu: cầu giản đơn, cầu dây văng, cầu treo, v. v.

Kết cấu hầm: hầm đi bộ, hầm qua núi, mêtrô, v. v.

Tính toán kết cấu xây dựng

Lý thuyết tính