Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KIẾN TRÚC 1.1 Kiến trúc và các yếu tố tạo thành kiến trúc Kiến trúc, có thể được hiểu là không gian diễn ra các hoạt động sinh hoạt của con người, từ những nhu cầu đơn giản nhất như ăn, ngủ, cho tới các hoạt động làm việc, vuichơi giải trí, các hoạt động tâm linh…Kiến trúc đồng thời cũng được hiểu là nghệ thuật sáng tạo nên các không gian đó. Có ba yếu tố để tạo thành kiến trúc: yếu tố công năng (sử dụng tiện nghi), sự hoàn thiện kỹ thuật (điều kiện vật liệu kết cấu, kỹ thuật xây dựng) và hình tượng kiến trúc (yêu cầu biểu cảm thẩm mỹ). 1.1.1 Yếu tố công năng Yếu tố công năng là yêu cầu sử dụng của công trình. Đó chính là dây chuyền chức năng của các bộ phận trong công trình. Yếu tố công năng làm cho hình thức, diện mạo bên ngoài (hình khối) cũng như cách xử lý tổ chức không gian bên trong từng loại hình kiến trúc, hay nói cách khác, ngôn ngữ kiến trúc không gian không giống nhau. 1.1.2 Yếu tố hình tượng kiến trúc Hình tượng kiến trúc thường được tạo nên từ bóng dáng hình khối bên ngoài của công trình, từ các hình thức xủ lý mặt đứng có sự hài hòa cân đối và sức truyền cảm của các diện mảng phối hợp với đường nét, của các màu sắc cùng chất liệu ở từng bộ phận chi tiết cũng như của tổng thể. Đứng trước một công trình kiến trúc, bằng hiệu quả về hình tượng nghệ thuật, kiến trúc có thể gây cho chúng ta những ấn tượng cảm xúc nhất định: công trình thì hoành tráng, bề thế, hay trang nghiêm (tưọng đài, lăng mộ, tòa nhà quốc hội, tòa án …), công trình thí sinh động, tươi trẻ (câu lạc bộ, nhà văn hóa thanh niên,…); kiến trúc cái thì nhẹ nhàng thanh thoát, cái thì nặng nề u ám, cái thì hài hòa cân xứng bố cục chặt chẽ, cái thì lộn xộn, tùy tiện xâm hại vẻ đẹp cảnh quan chung. Có kiến trúc biểu hiện sự tĩnh tại ổn định, sự kiên cố bền vững và khiêm tốn, nhưng cũng có kiến trúc ngược lại mang rõ nét động thái, sự phóng túng hay sự sang trọng, sự lãng mạn vươn cao bay bổng… Hình tượng kiến trúc thường có tác dụng giáo dục tạo nên được xúc cảm thẩm mỹ, thị hiếu lành mạnh hướng thiện vươn tới sự cao cả, mag tính khái quát cao, tính biểu hiện hàm súc và đôi khi cả tính ẩn dụ, đa nghĩa vốn luôn là đặc thù phổ quát của ngôn ngữ kiến trúc thứ ngôn ngữ của nhóm loại hình “nghệ thuật biểu hiện” (múa, âm nhạc, kiến truc…) Hình tượng kiến trúc có hiệu quả cao hay thấp tùy thuộc vào khả năng của tác giả, vào trình độ thụ cảm nhạy bén và thị hiếu của quần chúng và nhất là vào lý tưởng thẩm mỹ, bảng thang giá trị của xã hội. Hình tượng kiến trúc không đòi hỏi như nhau ở các thể loại công trình và biến đổi cùng chất lượng đời sống vật chất, văn hóa của xã hội, nhất là phụ thuộc vào trình độ dân trí của quần chúng công dân. 1.1.3 Yếu tố kỹ thuật Đó là phương thức thực hiện xây dựng, biến những ý tưởng tổ chức không gian hình khối trên đồ án
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA: CƠNG TRÌNH THỦY BỘ MƠN: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP BÀI GIẢNG THIẾT KẾ NHÀ DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP TÊN HỌC PHẦN MÃ HỌC PHẦN TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO DÙNG CHO SV NGÀNH : THIẾT KẾ NHÀ DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP : 16426 : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY : XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2009 Chương Khái niệm chung kiến trúc Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KIẾN TRÚC 1.1 Kiến trúc yếu tố tạo thành kiến trúc Kiến trúc, hiểu khơng gian diễn hoạt động sinh hoạt người, từ nhu cầu đơn giản ăn, ngủ, hoạt động làm việc, vuichơi giải trí, hoạt động tâm linh…Kiến trúc đồng thời hiểu nghệ thuật sáng tạo nên không gian Có ba yếu tố để tạo thành kiến trúc: yếu tố công (sử dụng tiện nghi), hoàn thiện kỹ thuật (điều kiện vật liệu kết cấu, kỹ thuật xây dựng) hình tượng kiến trúc (yêu cầu biểu cảm thẩm mỹ) 1.1.1 Yếu tố công Yếu tố công yêu cầu sử dụng cơng trình Đó dây chuyền chức phận cơng trình Yếu tố cơng làm cho hình thức, diện mạo bên ngồi (hình khối) cách xử lý tổ chức không gian bên loại hình kiến trúc, hay nói cách khác, ngôn ngữ kiến trúc không gian không giống 1.1.2 Yếu tố hình tượng kiến trúc Hình tượng kiến trúc thường tạo nên từ bóng dáng hình khối bên ngồi cơng trình, từ hình thức xủ lý mặt đứng có hài hòa cân đối sức truyền cảm diện mảng phối hợp với đường nét, màu sắc chất liệu phận chi tiết tổng thể Đứng trước cơng trình kiến trúc, hiệu hình tượng nghệ thuật, kiến trúc gây cho ấn tượng cảm xúc định: công trình hồnh tráng, bề thế, hay trang nghiêm (tưọng đài, lăng mộ, tòa nhà quốc hội, tòa án …), cơng trình thí sinh động, tươi trẻ (câu lạc bộ, nhà văn hóa niên,…); kiến trúc nhẹ nhàng thốt, nặng nề u ám, hài hòa cân xứng bố cục chặt chẽ, lộn xộn, tùy tiện xâm hại vẻ đẹp cảnh quan chung Có kiến trúc biểu tĩnh ổn định, kiên cố bền vững khiêm tốn, có kiến trúc ngược lại mang rõ nét động thái, phóng túng hay sang trọng, lãng mạn vươn cao bay bổng… Hình tượng kiến trúc thường có tác dụng giáo dục tạo nên xúc cảm thẩm mỹ, thị hiếu lành mạnh hướng thiện vươn tới cao cả, mag tính khái quát cao, tính biểu hàm súc đơi tính ẩn dụ, đa nghĩa vốn đặc thù phổ quát ngôn ngữ kiến trúc - thứ ngôn ngữ nhóm loại hình “nghệ thuật biểu hiện” (múa, âm nhạc, kiến truc…) Hình tượng kiến trúc có hiệu cao hay thấp tùy thuộc vào khả tác giả, vào trình độ thụ cảm nhạy bén thị hiếu quần chúng vào lý tưởng thẩm mỹ, bảng thang giá trị xã hội Hình tượng kiến trúc khơng đòi hỏi thể loại cơng trình biến đổi chất lượng đời sống vật chất, văn hóa xã hội, phụ thuộc vào trình độ dân trí quần chúng cơng dân 1.1.3 Yếu tố kỹ thuật Đó phương thức thực xây dựng, biến ý tưởng tổ chức khơng gian hình khối đồ án hay vẽ phục vụ công xác định thành cơng trình cụ thể, thành ngơi nhà, quần thể cơng trình, thành tổng thể khơng gian công viên, thành phố… Người kiến trúc sư ngày muốn có tác phẩm tốt phải có hiểu biết định tính vật liệu xây dựng có hiệu quả, lĩnh vục khoa học kỹ thuật liên quan đến môi sinh, môi cảnh; cá phương pháp tính tốn kết cấu, giải pháp cấu tạo tiên tiến, hiệu quả, phương pháp công nghệ kỹ thuật thi công xây dựng đại, kinh tế, v.v… 1.2 Đặc trưng yêu cầu kiến trúc 1.2.1 Đặc trưng kiến trúc 1.2.1.1 Kiến trúc tổng hợp khoa học kỹ thuật nghệ thuật Một cơng trình kiến trúc xây dựng lên, hay nói khác tác phẩm kiến trúc đời, cơng nhận có giá trị, hồn hảo, trước hết phải đáp ứng yêu cầu sử dụng người, tiêp đến Chương Khái niệm chung kiến trúc phải ứng dụng tốt tiến kỹ thuật khoa học nhằm đạt hiệu kinh tế- xã hội, sau phải đạt giá trị tinh thần tức yêu cầu thẩm mỹ số đông người Để thực tác phẩm kiến trúc trọn vẹn, phải trải qua hai giai đoạn: thiết kế kiến trúc, tức lập hồ sơ thiết kế thi công xây dựng, lắp đặt trang thiết bị kỹ thuật hoàn thiện cơng trình, tức thực việc biến ý đồ kiến trúc từ đồ án - vẽ thành thực với đầy đủ giá trị vật chất tinh thần Cơng trình kiến trúc kết tổng hợp khoa học -kỹ thuật nghệ thuật, đòi hỏi người kiến trúc sư phương pháp làm việc vừa nhà khoa học, nhà kỹ thuật vừa nghệ sĩ 1.2.1.2 Kiến trúc phản ánh xã hội, mang tính tư tưởng Kiến trúc bao hàm ý nghĩa rộng lớn sản phẩm văn hóa, kết q trình can thiệp chủ động người nhằm tạo mơi trường họat động thích nghi tiến Như vậy, kiến trúc khơng thể ly điều kiện ảnh hưởng hoàn cảnh phát sinh, đặc điểm mơi cảnh thiên nhiên xã hội lúc đời Bất kỳ sản phẩm người tạo q trình tiến hóa kịch sử có khả phản ánh tức nói lên nhiều điều sống hoàn cảnh sống người lúc Và vậy, tác phẩm kiến trúc ln tạo nên hình tượng khái qt, súc tích xã hội cụ thể qua giai đoạn lịch sử Kiến trúc có khả phản ánh xã hội nhiều mặt Trong xã hội có giai cấp điều kiện kinh tế- quyền lực mà giai cấp thông trị với hệ tư tưởng thống trị chi phối xã hội Tư tưởng có ảnh hưởng rõ đến suy nghĩ, ý tưởng sáng tác kiến trúc sư, làm cho kiến trúc thời kỳ mang tính tư tưởng tính giai cấp 1.2.1.3 Kiến trúc chịu ảnh hưởng điều kiện thiên nhiên khí hậu Một mục đích quan trọng kiến trúc công tức thỏa mãn yêu cầu sử dụng nhiều tiện ích người mà nhu cầu sủ dụng lại phong phú, đa dạng tùy theo thể loại hoạt động, tùy theo điều kiện địa phương, theo thói quen, phong tục tập qn dân tộc Và mục đích cơng kiến trúc thỏa mãn kiến trúc trước tiên đáp ứng đòi hỏi đặc thù thiên nhiên khí hậu địa phương Trước tiên, kiến trúc phải có bố cục mặt bằng, tổ chức khơng gian phù hợp với môi trường địa lý tự nhiên tức địa hình, khí hậu, thủy văn, địa chất - nhân tố có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sống điều kiện tiện ích người Điều kiện thiên nhiên, khí hậu tất nhiên có yếu tố bất lợi mà kiến trúc cần tránh hay phải loại trừ (bằng giải pháp tự nhiên nhân tạo, trang thiết bị kỹ thuật), tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, địa hình, khí hậu đặc điểm, cảnh quan sinh thái vùng xây dựng mà kiến trúc phải có giải pháp phù hợp chọn mặt thích ứng, xử trí bố cục khơng gian, vận dụng vật liệu, trang bị kỹ thuật trang trí màu sắc hợp lý 1.2.1.4 Kiến trúc mang tính dân tộc Tính dân tộc kiến trúc thể nội dung hình thức - Về nội dung: bố cục mặt phải phù hợp với phong tục tập quán, tâm lý dân tộc; đồ dùng trang thiết bị sinh hoạt phải phù hợp với tỷ lệ người; phải tận dụng yếu tố thiên nhiên, khí hậu, vật liệu… - Về hình thức: tổ hợp hình khối, mặt đứng, chi tiết trang trí, màu sắc, vật liệu sử dụng phải phù hợp thỏa mãn yêu cầu thẩm mỹ dân tộc Nội dung hình thức kiến trúc thay đổi theo giai đoạn phát triển lịch sử, thời đại, song có tính truyền thống kế thừa sâu sắc dân tộc Mỗi dân tộc có phong tục tập quán sinh hoạt riêng, truyền thống văn hoá riêng kinh nghiệm giải pháp kiến trúc riêng 1.2.2 Các yêu cầu kiến trúc Kiến trúc gắn chặt với chất lượng sống xã hội hạnh phúc người nên phát triển theo tiến trình lịch sử văn minh lồi người Tác phẩm kiến trúc đời nhằm đáp ứng nhu cầu quan trọng cần thiết người, xã hội Đó là: thích dụng, vững bền, mỹ quan kinh tế- yêu cầu phổ quát kiến trúc 10 Chương Khái niệm chung kiến trúc Bốn yêu cầu phương châm sáng tác kiến trúc hầu hết thời đại Tác phẩm kiến trúc có giá trị trước hết phải đạt mục đích: sử dụng tốt, an tồn, đáp ứng nhu cầu cật chất ngày cao người, mặt khác phải thỏa mãn đòi hỏi tinh thần tức khoái cảm thẩm mỹ, hạnh phúc thụ cảm nghệ thuật xã hội, phải phù hợp với điều kiện kinh tế đất nước 1.2.2.1 u cầu thích dụng Bất cơng trình kiến trúc phải đáp ứng nhu cầu quan trọng thích dụng, tức sinh hoạt phù hợp, tiện lợi tạo thoải mái có hiệu suất cho việc sử dụng khai thác người Yêu cầu thích dụng thường đa dạng hoạt động người vốn phong phú: ăn ở, học tập, nghiên cứu, quản lý, lao động, nghỉ ngơi,vui chơi giải trí, ni dạy trẻ, chữa bệnh, lại mua bán … Yêu cầu thích dụng hồn thiện dần thay đổi theo giai đoạn tién hóa lịch sử xã hội với tiến khoa học kỹ thuật, đời sống kinh tế (cơ sở vật chất) tinh thần xã hội u cầu thích dụng tất nhiên phụ thuộc vào phong tục tập quán lối sống dân tộc, vào đời sống tâm linh tức hệ thống tôn giáo tín ngưỡng vùng, tộc người, quốc gia Để đảm bảo yêu cầu thích dụng, thiết kế cơng trình kiến trúc phải ý: - Bố cục mặt đảm bảo dây chuyền hoạt động hợp lý cho đường lại liên hệ không gian vừa phù hợp với trình tự cần thiết, ngắn gọn, khơng chồng chéo - Kích thước phòng phù hợp với u cầu dây chuyền hoạt động, thuận tiện cho việc bố trí đồ đạc, trang thiết bị bên - Tùy theo mức độ sử dụng loại phòng, cần đảm bảo điều kiện vệ sinh nhu cầu tâm lý sinh học (đủ ánh sáng, thơng hơi, thơng gió, chống ồn, chống nóng tốt, cấp nhiệt đủ mùa đông để tạo môi trường tốt) tránh bất lợi điều kiện khí hậu nhằm tạo cho lao động an toàn vệ sinh thoải mái - Đảm bảo mối quan hệ hợp lý hài hòa cơng trình với mơi trường, cân sinh thái, phát triển bền vững 1.2.2.2 Yêu cầu bền vững Cơng trình kiến trúc từ nhỏ đến lớn, từ đơn giản đến phức tạp, đơn hay quần thể xây dựng lên đòi hỏi hao phí nhiều sức người, vật chất Vì hoạt động người cơng trình kiến trúc khơng phải thuận tiện có hiệu mà mặt khác phải an toàn tồn lâu bền trước điều kiện tác động ảnh hưởng người tự nhiên Độ bền vững cơng trình kiến trúc bao gồm: - Độ vững cấu kiện chịu lực - Độ ổn định cơng trình (hệ thống kết cấu bên móng) - Độ bền lâu cơng trình (kéo dài tuổi thọ, chống hao mòn vật chất tinh thần) 1.2.2.3 Yêu cầu mỹ quan Cái đẹp tác phẩm kiến trúc tác phẩm nghệ thuật giá trị bất biến, mà phải thay đổi theo phát triển văn minh loài người F.Hegel nói: “Cuộc sống vươn lên phía trước mang theo đẹp thực dòng sơng chảy mãi” Cái xưa cho đẹp bị xem rườm rà phô trương giả tạo Hôm xem độc đáo, tân kỳ, hấp dẫn chưa lý tưởng thẩm mỹ hệ tương lai… Tuy nhiên, kiến trúc sư không cần câu nệ vào quan niệm chuẩn mực khô cứng đẹp bất biến khơng thể thực Cái đẹp đích thực tác phẩm kiến trúc điều đạt vơ cần thiết Để đạt đòi hỏi người thiết kế phải trau dồi kiến thức để biết phân tích, phải vận dụng khiếu thẩm mỹ kết hợp với hiểu biết khoa học kỹ thuật, có phương pháp sáng tác mang dấu ấn cá nhân, kiến trúc sư thực tạo tác phẩm đẹp 1.2.2.4 Yêu cầu kinh tế 11 Chương Khái niệm chung kiến trúc Cơng trình kiến trúc xây dựng đưa vào sử dụng trải qua trình lao động nghiêm túc người thiết kế mà đòi hỏi sức lực bàn tay khéo nhiều thợ lành nghề thi cơng xây dựng, phải huy động nhiều công sức, tiền của xã hội vật liệu trang thiết bị xã hội tốn Vì thực hiên cơng trình kiến trúc cần có ý thức tiết kiệm, ln phải coi trọng vấn đề kinh tế, theo tinh thần phương châm: “nhanh, nhiều, tốt, rẻ” Điều có ý nghĩa giải chức năng, nhiệm vụ tức xác định kích thước, hình dáng, quy mơ, thành phần phòng, cấp nhà mức độ trang trí tiện nghi nhà… người thiết kế phải xuất phát từ nhu cầu có thực, hợp lý nhu cầu phải phù hợp với khả xã hội, phù hợp với trình độ kinh tế đất nước 1.3 Phân loại kiến trúc 1.3.1 Sự khác biệt kiến trúc xây dựng Khái niệm kiến trúc rộng liên quan đến hoạt động sáng tạo môi trường nhân tạo, tổ chức không gian sống, bao quát nhiều giai đoạn kể từ khâu sáng tạo ý tưởng, lập đồ án đến thực công trình để biến ý tưởng thành thực thể vật chất, thành hình khối khơng gian cụ thể vốn cần phối kết hiệu liên quan đến nhiều lĩnh vực chun mơn Chính kiến trúc trước tiên cần phân biệt với hoạt động xây dựng, kiến trúc gọi “thiết kế kiến trúc” bao hàm giai đoạn đầu, nhằm sáng tạo ý tưởng tổ chức không gian (đảm bảo bốn yêu cầu: thích dụng, bền vững, kinh tế mỹ quan) biểu dạng phương tiện truyền đạt ý tưởng hoàn chỉnh đồ án thiết kế, mơ hình, băng video… Còn xây dựng hay gọi “thi công xây dựng” công đoạn hai nhằm thực đồ án tức biến ý đồ kiến trúc sư thành sản phẩm vật chất, khơng gian địa hình cụ thể Kiến trúc nhiệm vụ, cơng việc kiến trúc sư, xây dựng công việc kỹ sư xây dựng cơng trình sư Kiến trúc lại chia kiến trúc cơng trình liên quan đến việc tổ chức không gian nội ngoại thất nhà đơn lẻ, tổng thể nhiều cơng trình (chẳng hạn biệt thự, nhà hát, trường đại học, khu sân vận động v.v…) hay đến việc tổ hợp xếp hình khối để tạo hình tượng hay cảnh quan (một tượng đài, công viên v.v…) hay kiến trúc quy hoạch, gọi quy hoạch xây dựng đô thị, lại liên quan đến việc chỉnh trang hay tổ chức không gian kiến trúc cho quần thể nhiều cơng trình (như góc phố, quảng trường, công viên, mọt khu nhà ở, thị trấn hay thành phố…) Tóm lại kiến trúc xây dựng hoạt động không tách rời nhằm mục đích chung tạo lập khơng gian sống 1.3.2 Phân loại kiến trúc cơng trình Cơng trình kiến trúc tập hợp thành hai nhóm lớn: a) Nhóm “nhà” dùng để cơng trình có khơng gian bên phần lớn không gian sử dụng nằm mặt đất nhà ở, nhà hát, trường học, nhà máy v.v b) Nhóm “cơng trình” với khái niệm mở rộng gồm tất loại xây dựng từ nhà cửa, đường xá, cầu cống, tưọng đài…nhưng để phân biệt với nhóm nhà đối tượng có liên quan nhiều đến cơng việc kiến trúc sư, cơng trình thường kiến trúc khơng có khơng gian bên trong, khơng có vỏ bao che, mặt đất, lòng đất cầu, đê, tháp vô tuyến, đài kỷ niệm, gara ngầm… kiến trúc quy mô lớn, liên quan đến kỹ thuật nhiều Nhà kiến trúc cơng trình có nhiều cách phân loại: Theo đặc điểm cơng có loại lớn: - Nhà dân dụng gồm dạng nhà nhà công cộng biệt thự, nhà liền kề, chung cư, trường học, bệnh viện… - Nhà công nghiệp bao gồm loại nhà xưởng sản xuất thuộc lĩnh vực công nghiệp - Công trình giao thơng gồm cơng trình đường bộ, đường sắt, đường thủy, cầu hầm, sân bay, bến cảng… 12 Chương Khái niệm chung kiến trúc - Công trình thủy lợi gồm hồ chứa nước, đập, cống trạm bơm, giếng, đường ống dẫn nước, kênh, cơng trình kênh,cơng trình kè bờ… - Cơng trình hạ tầng kỹ thuật gồm cơng trình cấp, nước, nhà máy xử lý nước thải, cơng trình chiếu sáng thị… Theo số tầng cao cơng trình kiến trúc chia nhóm: - Nhà tầng khơng q lầu, tức tầng - Nhà nhiều tầng từ đến tầng, chưa cần trang bị thang máy - Nhà cao tầng từ tầng trở lên, cần có thang máy phương tiện liên hệ chủ yếu giao thông đứng tầng nhà - Nhà siêu cao tầng chọc trời thường 30 tầng (cao khoảng 100 m) Theo vật liệu chính, đặc biệt vật liệu cấu tạo nên phận chịu lực nhà, người ta phân biệt: - Nhà tranh, tre hay gỗ (lấy từ thảo mộc) - Nhà đất - Nhà đá - Nhà gạch nung - Nhà bêtơng cốt thép - Nhà nhơm- kính hay kim loại - Nhà chất dẻo, nhựa tổng hợp … Theo tính chất phổ cập xây dựng lại phân loại thành nhóm nhà xây dựng đại trà, hàng loạt, lắp lại nhiều lần nhà ở, cửa hàng cấp I, trường học phổ thông, nhà giữ trẻ, trạm xá, nhà y tế làng, xã,… nhóm nhà đặc biệt xây dựng theo thiết kế riêng, mang tính chất nhà quốc hội, nhà hát quốc gia, trung tâm đại học, bảo tàng thành phố, lăng mộ danh nhân, lãnh tụ,… có yêu cầu cao nghệ thuật - kỹ thuật Theo phương thức xây dựng người ta phân biệt kiểu nhà lắp ghép, xây dựng theo lối cơng nghiệp hóa trình độ cao nhà xây thủ công, đúc chỗ chủ yếu kỹ thuật xây dựng cổ truyền, thủ công bán lắp ghép (cơng nghiệp hóa xây dựng mức thấp) 1.3.3 Phân loại kiến trúc đô thị Kiến trúc đô thị hay gọi quy hoạch thị nghệ thuật xếp tổ chức không gian đô thị điểm dân cư nông thôn theo nghĩa rộng (hệ thống nhà ở, nhà làm việc, cơng trình văn hóa, nơi giải trí, mạng lưới hạ tầng kỹ thuật giao thông thương nghiệp dịch vụ đời sống tức hạ tầng xã hội…) nhằm đạt hoạt động tốt cải thiện mối quan hệ xã hội quần cư Nó bao hàm nghệ thuật kiến trúc (để bố trí hài hòa ngơi nhà) gắn với kinh tế, với xã hội (vì tiện lợi quan hệ người), với văn hóa lịch sử (thời gian truyền thống), với địa lý (không gian lãnh thổ) với luật pháp, với thành tựu khoa học kỹ thuật có liên quan… tìm kiếm xếp bố trí có trật tự, có hài hòa hiệu thơng qua đồ án quy hoạch xây dựng Ở Việt Nam, đô thị phân loại dựa theo tính chất quy mơ vị trí mạng lưới thị quốc gia, đồng thời dựa tính chất sản xuất hoạt động trội Có cấp thành phố từ đô thị loại I đến loại V đô thị đặc biệt Có loại thành phố thủ đơ, thành phố công nghiệp, thành phố đặc khu, thành phố khoa học đại học… Các đồ án quy hoạch xây dựng đô thị chia làm loại: - Quy hoạch xây dựng vùng lãnh thổ - Quy hoạch chung xây dựng đô thị nhằm định hướng phát triển hay chỉnh trangđô thị quần cư nông thôn 13 Chương Khái niệm chung kiến trúc - Quy hoạch chi tiết (nghiên cứu tỷ lệ 1/2000 đến 1/500) khu chức đô thị không gian kiến trúc, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội, cảnh quan thẩm mỹ Tất ba loại hoạt động liên quan đến định hướng tổ chức sở hạ tầng xã hội đô thị, quần cư Cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị gồm: hệ thống giao thông, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống cấp điện, nhiệt, nước, ánh sáng, khí đốt… hệ thống thu gom xử lý chất thải bảo đảm vệ sinh mơi trường Còn sở hạ tầng xã hội đô thị bao gồm nhà ở, cơng trình cơng cộng dịch vụ văn hóa đời sống, hệ thống cơng viên, xanh, mặt nước… 14 Chương Phương pháp luận thiết kế cơng trình kiến trúc Chương PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH KIẾN TRÚC 2.1 Hồ sơ thiết kế 2.1.1 Cơ sở lập đồ án 2.1.1.1 Nhiệm vụ thiết kế Nhiệm vụ thiết kế tài liệu chủ đầu tư (bên A) lập giao cho tư vấn thiết kế, sở pháp lý để tư vấn thiết kế tiến hành lập hồ sơ thiết kế Trong trường hợp cơng trình lớn, có u cầu phức tạp, bên A phải thuê tư vấn lập nhiệm vụ thiết kế Nhiệm vụ thiết kế thường bao gồm: - Tên cơng trình, nội dung hoạt động, quy mô sức chứa, địa điểm xây dựng, đặc điểm quy hoạch yêu cầu kiến trúc cần đạt được, lý xây dựng, vốn đầu tư, kế hoạch thực - Bản đồ xác định vị trí khu đất, đồ trạng - Nội dung buồng phòng với u cầu diện tích, khối tích, sơ đồ bố trí thiết bị cơng nghệ u cầu kỹ thuật liên quan (ánh sáng, nhiệt-ẩm, thơng gió, trang âm,…) - Yêu cầu kết cấu, xây dựng - Yêu cầu kiến trúc, cảnh quan, bảo vệ môi trường 2.1.1.2 Tài liệu khảo sát, điều tra thăm dò Đây tài liệu thường tư vấn thiết kế yêu cầu để đưa giải pháp thiết kế tối ưu Thường bao gồm: - Bản đồ trạng có đường đồng mức, hệ thống giao thơng tiếp cận, cơng trình ngầm, hệ thống cấp nước, điện, thoát nước mưa, nước thải khu vực,… - Bản đồ địa chất thủy văn hệ thống lỗ khoan thăm dò, cấu tạo địa chất, tính chất lý đất,… - Tài liệu khí tượng bao gồm nhiệ độ trung bình, độ ẩm tương đối, lượng mưa, chế độ hoa gió,… - Số liệu liên quan đến môi trường độ ô nhiễm nguồn nước, chế độ tiếng ồn,… 2.1.1.3 Các văn pháp luật xây dựng Tư vấn thiết kế phải cập nhật văn quy phạm pháp luật xây dựng để có hồ sơ thiết kế tuân theo luật Ở Việt Nam, nghị định, thơng tư phủ hướng dẫn thi hành luật, định ban hành tiêu chuẩn xây dựng, đơn giá, định mức… 2.1.2 Trình tự thiết kế: Thiết kế xây dựng cơng trình bao gồm bước: thiết kế sở, thiết kế kỹ thuật thiết kế vẽ thi công Tùy theo tính chất, quy mơ loại cơng trình, thiết kế xây dựng cơng trình lập bước, hai bước ba bước sau: a) Thiết kế bước thiết kế vẽ thi cơng áp dụng cơng trình quy định phải lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật; b) Thiết kế hai bước bao gồm bước thiết kế sở bước thiết kế vẽ thi cơng áp dụng cơng trình quy định phải lập dự án đầu tư xây dựng cơng trình; 15 Chương Phương pháp luận thiết kế công trình kiến trúc c) Thiết kế ba bước bao gồm bước thiết kế sở, bước thiết kế kỹ thuật bước thiết kế vẽ thi công áp dụng cơng trình quy định phải lập dự án đầu tư xây dựng có quy mơ lớn, phức tạp Đối với cơng trình phải thực thiết kế hai bước trở lên, bước thiết theo triển khai thực sở bước thiết kế trước phê duyệt 2.2 Phương pháp luận thiết cơng trình kiến trúc Thiết kế kiến trúc cơng trình u cầu người thiết kế phải: - Phân tích điều kiện, ràng buộc bối cảnh khu đất xây dựng nhằm tạo nên hài hòa cần thiết với cảnh quan khu vực với cảnh quan xung quanh - Phân tích u cầu cơng năng, kỹ thuật cơng trình để làm sở thuyết phục cho giải pháp thiết kế lựa chọn - Lựa chọn giải pháp tổ hợp mặt bằng, không gian hình khối với giải pháp kỹ thuật liên quan thể bằngngôn ngữ kiến trúc xây dựng (bản vẽ, mơ hình, phim ảnh,…) Q trình thiết kế thường trải qua bước: - Xác định nhiệm vụ thiết kế: điều tra, phân tích nhu cầu, biến nhu cầu thành hệ thống số liệu cụ thể, sơ đồ quan hệ công năng, quy mô cơng trình,… - Phác thảo ý đồ kiến trúc quy hoạch tổng mặt ý tưởng khơng gian, hình khối kiến trúc - Thiết kế kỹ thuật, tức hoàn chỉnh thiết kế sở cách phối hợp với môn kỹ thuật khác (công nghệ, kết cấu, điện nước, thơng gió, kinh tê,…) - Thiết kế thi công với đủ chi tiết cần thiết để làm thực xây dựng công trường Ở cơng trình đơn giản, việc kiến trúc sư chủ nhiệm đồ án chủ trì, phối hợp huy tập thể gồm nhiều chuyên gia lĩnh vực liên quan Còn cơng trình lớn, phức tạp khu cơng nghệ phức hợp, quần thể với nhiều thể loại cơng trình nhiều lĩnh vực khác nhau, người kiến trúc sư tham gia với tư cách thành viên chịu chi phối tổng cơng trình sư 16 Chương Các loại tải trọng tổ hợp nội lực Chương CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 3.1 Xác định loại tải trọng Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 - 95 "Tải trọng tác động", tải trọng chia thành tải trọng thường xuyên tải trọng tạm thời Tải trọng thường xuyên (còn gọi tĩnh tải) tải trọng khơng biến đổi (vị trí đặt tải, độ lớn phương chiều) trình xây dựng sử dụng cơng trìnhnhư trọng lượng thân cơng trình, trọng lượng đơn vị vật liệu sử dụng Hệ số vượt tải trọng lượng thân biến đổi từ 1,05 đến 1,3 tuỳ thuộc vào loại vật liệu phương pháp thi công (lấy theo TCVN 2737 - 95) Tải trọng thường xuyên tác dụng lên kết cấu, hoạt tải xuất chỗ khác vào thời điểm khác Có thể tìm vị trí xuất hoạt tải kết cấu làm cho nội lực (ví dụ mơmen) tiết diện đạt giá trị lớn (hoặc giá trị âm giá trị dương) hình dạng đường ảnh hưởng nội lực tiết diện 3.1.1 Tải trọng mái Tải trọng mái phụ thuộc vào vật liệu, cấu tạo lớp mái, hình dạng mái Sau số lớp mái thường gặp Bảng 3-1 Tĩnh tải lớp mái STT Các lớp sàn Chiều TLR dày(mm) (kG/m3) Hai lớp gạch nem 40 Hai lớp vữa lót 40 Gạch chống nóng 130 Bêtơng chống thấm 40 Sàn BTCT 150 Tổng tĩnh tải TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính tốn (kG/m2) 72 72 195 88 375 802 1.1 1.3 1.3 1.1 1.1 79.2 93.6 253.5 96.8 412.5 935.6 1800 1800 1500 2200 2500 Đối với nhà công nghiệp, lớp mái cấu tạo đơn giản hơn: + Lớp tôn mạ màu + Lớp bơng thủy tinh lưới chống nóng + Xà gồ C Z dập + Dầm mái dàn kèo mái 3.1.2 Tải trọng sàn tầng điển hình Tải trọng sàn tầng điển hình phụ thuộc nhiều vào lớp cấu tạo sàn chiều dày lớp bê tông sàn, lớp vữa, gạch lát nền, sàn lát gỗ loại vật liệu khác… Bảng 3.2 giới thiệu loại sàn hay gặp thực tế Bảng 3-2 Tĩnh tải sàn S1 (nhà tầng điển hình) STT Các lớp sàn Chiều dày(mm) TLR (kG/m3) TT tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số vượt tải TT tính tốn (kG/m2) Sàn gỗ công nghiệp 30 800 24 1.1 26.4 Vữa lót #50 20 1800 36 1.3 46.8 17 Chương Tính tốn kết cấu móng ptbtc ≤ RM tc p max ≤ 1.2 RM Áp lực gây lún đáy khối quy ước: σ tc z =0 n' N 0tc + N Mtc = p − ∑ γ i hi = − ∑ γ i hi FM i =1 i =1 tc n' (7.19) n’: Số lượng lớp đất phạm vi từ mũi cọc trở lên Độ lún móng cọc độ lún khối quy ước tính theo cơng thức tính lún cho móng thiên nhiên theo sơ đồ nửa khơng gian hay lớp có chiều dày hữu hạn đá cứng tuỳ trường hợp cụ thể Tính tốn theo TTGH thứ cần kiểm tra điều kiện: - Đối với nhà khung: S ≤ Sgh; ΔS ≤ ΔSgh; - Đối với nhà tường chịu lực: Stb ≤ Stbgh; ΔS ≤ ΔSgh; - Đối với cơng trình cao cứng: Stb ≤ Stbgh; i ≤ igh 7.7 Thiết kế móng cọc 7.7.1 Trình tự thiết kế 1) Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn; 2) Xác định tải trọng tác dụng xuống móng, tìm tổ hợp tải trọng bất lợi; 3) Chọn độ sâu đặt đế đài; 4) Chọn loại cọc, chiều dài kích thước tiết diện; 5) Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc theo đất nền; 6) Xác định số lượng cọc móng; 7) Tính tốn theo TTGH thứ cần; 8) Tính tốn theo biến dạng; 9) Tính tốn cấu tạo đài cọc Khi tiến hành thiết kế móng ta phải xác định vị trí móng cần thiết kế mặt khu đất cột địa tầng móng Điều đặc biệt quan trọng lớp đất có chiều dày thay đổi mặt 7.7.2 Xác định số lượng cọc móng bố trí 7.7.2.1 Móng cọc chịu tải trọng trung tâm Móng cọc chịu tải trọng trung tâm móng cọc có tổng hợp lực qua trọng tâm diện tích tiết diện cọc mặt phẳng đế đài Để hạn chế ảnh hưởng lẫn cọc, khoảng cách cọc phải đảm bảo > 3d Như thay tác dụng phản lực đầu cọc lên đế đài tác dụng áp lực phản lực lên đáy đài áp lực xác định theo cơng thức: p tt = P (3d ) (7.20) P: Sức chịu tải cọc, (lấy giá trị nhỏ giá trị Pv, Pđ) Diện tích sơ đế đài: 85 Chương Tính tốn kết cấu móng N 0tt Fd = tt p − nγ tb h (7.21) N 0tt : Tải trọng tính tốn xác định đến đỉnh đài; γtb: Trọng lượng thể tích bình quân đài đất đài, lấy γtb = 20 ÷ 22KN/m3; n: Hệ số vượt tải n = 1,1; h: Chiều sâu chôn đế đài Trọng lượng sơ đài cọc đất bậc đài: N dtt = n.Fd h.γ tb (7.22) Số lượng cọc móng: N 0tt + N dtt nc = P (7.23) Số lượng cọc tính làm tròn số cho việc bố trí đóng cọc dễ dàng Sau bố trí cọc cấu tạo đài, ta có diện tích đế đài thực tế: F’đ Trọng lượng thực tế đài cọc đất bậc đài: N d' = n.Fd' h.γ tb Lực truyền xuống cọc móng xác định theo cơng thức: Ptt = N 0tt + N d' nc (7.24) Và phải thoả mãn điều kiện: Ptt + Pc ≤ Pv Ptt + Pc ≤ Pđ/Kđ lấy theo kết thí nghiệm phòng, lấy theo kết xuyên tĩnh thì: Ptt + Pc ≤ Px Pv: Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu; Pc: Trị tính tốn trọng lượng cọc; Px: Tải trọng cho phép tác dụng xuống cọc tính theo kết xuyên; Pđ: Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền; Kđ: Hệ số tin cậy, lấy sau: - Kđ = 1,4 sức chịu tải cọc xác định theo tính tốn theo kết thử tải trọng động không kể đến biến dạng đàn hồi đất 7.7.2.2 Móng cọc chịu tải trọng lệch tâm Móng cọc chịu tải trọng lệch tâm móng có tổng hợp lực khơng qua trọng tâm diện tích tiết diện cọc mặt phẳng đế đài Trình tự thiết kế móng giống móng chịu tải trọng tâm Để kể đến ảnh hưởng mơmen ta dùng biện pháp sau: Tăng số lượng cọc cách nhân số cọc tìm tính cho móng chịu tải trọng trung tâm với hệ số 1,1 ÷ 1,3, trị lớn lấy cho trường hợp mơmen lớn, sau bố trí theo mạng (biện pháp thuận tiện thi công dùng độ lệch tâm e thay đổi lãng phí); Số lượng cọc lấy không kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm, cọc bố trí theo mạng không cho lực truyền xuống cọc nhau; 86 Chương Tính tốn kết cấu móng Số lượng cọc lấy không kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm, đài cọc dịch khoảng độ lệch tâm e=M/N cọc bố trí theo mạng (chỉ dùng điều kiện thực tế cho phép) Các biện pháp 2, kinh tế hơn, dùng e không đổi Để xác định lực max tác dụng xuống cọc biên, trước hết phải xác định trọng tâm diện tích tiết diện cọc, khoảng cách từ trọng tâm đến dãy cọc ngồi cùng, sau xác định mơmen tải trọng tính tốn gây so với trục qua trọng tâm đế đài nằm mặt phẳng đế đài Vậy lực lớn tác dụng lên cọc: N tt N itt = + Fc nc Fc M n Fc ∑ y i =1 N ttmax = (7.25) yi i N tt M y max ± n nc ∑ yi2 (7.26) i =1 Nếu lực tác dụng lệch tâm theo trục thì: tt N max = N tt M x y max M y x max ± n ± n nc ∑ yi ∑ xi2 i =1 (7.27) i =1 Kiểm tra sức chịu tải cọc: tt Pmax + Pc ≤ Pv tt Pmax + Pc ≤ Pd Kd (7.28) tt Pmax + Pc ≤ Px 7.8 Tính tốn móng cọc đài thấp Khi đáy đài cọc đặt mặt đất tự nhiên móng cọc coi móng cọc đài thấp Tuy nhiên tính tốn móng cọc việc phân loại móng cọc đài cao hay thấp lại phải dựa vào chiều cao đất lấp xung quanh bệ: φ⎞ ⎛ h gh = tg⎜ 45 − ⎟ × 2⎠ ⎝ ∑ Hx γ×a (7.29) Trong f: Góc ma sát đất lấp; g: Trọng lượng đơn vị đất lấp; a: Chiều rộng bệ theo hướng vuông góc với lực ngang Hx Khi chiều cao lớp đất lấp h ≥ hgh móng cọc đài thấp Sở dĩ có điều kiện giả thiết rằng: Khi lớp đất lấp đối diện hướng tải trọng ngang có chiều dày lớn hgh khối đất đủ khả chịu tồn tải trọng ngang lực Hx gây ra, nhờ nội lực chỗ đầu cọc có thành phần lực thẳng đứng Trong trường hợp ngược lại hgh ≥ h móng cọc coi móng đài cao.Khi móng cọc tính tốn khung ngang phẳng có bệ tuyệt đối cứng cọc 7.8.1 Chọn kích thước đài cọc cọc 87 Chương Tính tốn kết cấu móng Hình dáng kích thước sơ đài cọc phụ thuộc vào vào hình dạng kích thước đáy cơng trình Hình dạng kích thước cuối dài cọc định kết hợp với số lượng cọc việc bố trí cọc mặt Việc chọn thông số cọc phụ thuộc vào yêu cầu chịu tải, tình hình địa chất cơng trình địa chất thủy văn nơi xây dựng cơng trình 7.8.2 Xác định số lượng cọc bố trí cọc móng Số lượng cọc xác định sơ theo cơng thức sau: n =β N P (7.30) Trong n: Số lượng cọc móng N: Tổng lực thẳng đứng tác dụng lên cọc P: Sức chịu tải tính tốn cọc β: Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng tải trọng ngang momen, thường lấy 1.0 - 1.5 Trên mặt bố trí cọc khơng tuỳ thuộc vào tình hình chịu tải móng Trong trường hợp cần thiết việc bố trí cọc khơng phải vào biểu đồ ứng suất đáy đài cọc Việc bố trí cọc cần tuân theo điều kiện sau: - Khoảng cách hai trục cọc mặt phẳng đáy đài không nhỏ 1.5d - Khoảng cách hai trục cọc mặt phẳng mũi cọc không nhỏ 3d 7.8.3 Tính tốn kiểm tra móng cọc đài thấp Việc tính tốn, kiểm tra móng cọc đài thấp tiến hành theo trạng thái: - Tính tốn móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ nhất: Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, kiểm tra sức chịu tải đất mũi cọc - Tính tốn móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ hai: Kiểm tra độ lún cọc - Tính tốn móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ 3: Tính tốn cọc q trình khai thác, vận chuyển treo cọc lên giá búa Tính tốn, kiểm tra đài cọc Khi ba điều kiện nêu không thoả mãn phải tiến hành lựa chọn lại thơng số móng cọc tính tốn lại từ đầu đến thỏa mãn tất 7.8.3.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc a Trường hợp móng có cọc thẳng đứng Nếu móng có tải trọng thẳng đứng khơng phải kiểm tra lại Khi móng cọc chịu tải trọng lệch tâm có số cọc chịu tải trọng lớn cọc khác có cọc lại chịu kéo Khi tốt ta bố trí cho tất cọc chịu nén Tải trọng lớn nhỏ tác dụng lên cọc móng xác định theo công thức sau: P0max/ /k N M.x nmax = ± n n ∑ x i2 (7.31) i =1 Trong P0max/ : Là tải trọng nén/kéo lớn tác dụng lên cọc móng N: Tổng lực đứng tác dụng lên cọc 88 Chương Tính tốn kết cấu móng n: Số lượng cọc có móng M: Tổng moment tải trọng lấy trục qua trọng tâm tiết diện cọc đáy đài k x nmax vµ x max : Khoảng cách từ trục tâm cọc chịu nén kép lớn đến trục qua trọng tâm tiết diện cọc đáy đài xi: Khoảng cách từ trục tâm cọc thứ i đến trục qua trọng tâm tiết diện cọc đáy đài Khi đồng thời có moment lệch tâm theo hai phương mặt cọc cơng thức xác định tải trọng lớn nhỏ trở thành: P0max/ /k /k M y y nmax N M x x nmax = ± n ± n n ∑ xi ∑ y i2 i =1 (7.32) i =1 Khi cần kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc ta giả thiết tải trọng ngang phân bố lên cọc móng, tính tốn kiểm tra theo bảng 6.10 b Trường hợp móng có cọc đóng xiên Trưòng hợp móng có cọc đóng xiên tải trọng nén lớn tải trọng kéo lớn xác định theo công thức: Po'max/ Cos(β ± α )P0max/ = Cosβ (7.33) Trong α: Góc trục đứng trục cọc β: Góc trục đứng tải trọng tác dụng lên cọc 7.8.3.2 Kiểm tra cường độ đất Để kiểm tra cường độ đất mũi cọc người ta coi đài cọc, cọc phần đất cọc móng khối gọi móng khối quy ước Diện tích đáy móng xác định theo cơng thức sau: Fq = (A1 + 2Ltgα )(B1 + 2Ltgα ) (7.34) Trong α= ϕ ϕ: Góc nội ma sát trung bình lớp đất từ đáy đài cọc đến cao trình mũi cọc 89 Chương Tính toỏn kt cu múng L a a Sơ đồ cÈu cäc hai d©y B A A+2ltgα B+2ltg α b L Sơ đồ cẩu cọc dây Hỡnh 7-7 Múng khối qui ước Hình 7-8 Sơ đồ tính tốn cẩu lắp cọc Trong trường hợp cọc xiên phạm vi móng khối quy ước lấy đến mép cọc xiên ngồi Sau coi móng cọc móng khối quy ước việc kiểm tra cường độ giống hệt móng nơng thiên nhiên 7.8.3.3 Kiểm tra độ lún móng cọc Khi khoảng cách cọc nhỏ 4d, để tính tốn độ lún người ta coi móng cọc móng khối quy ước giống tính tốn cước độ đất Sau việc tính lún cho móng cọc giống hệt móng nơng 7.8.3.4 Kiểm tra cường độ cọc vận chuyển cẩu lên giá búa Khi vận chuyển cẩu cọc lên giá búa chịu tải trọng hình 7.8 Trong hai sơ đồ muốn đảm bảo điều kiện chịu lực tốt ta bố trí móc cẩu cho momen âm lớn momen dương lớn Từ điều kiện ta tính a = 0,207l b = 0,294l 7.8.3.5 Tính tốn đài cọc a Tính tốn đài cọc cột trụ Tính tốn chọc thủng Chiều cao làm việc tổng cộng đài cọc xác định theo điều kiện sau: Khi b≤ ak + 2h0 Pmp ≤ (a k + b )h k.R p (7.35) Khi b > ak + 2h0 Pmp ≤ (a k + h )bk.R p (7.36) Trong đó: b: Cạnh đài cọc song song với lăng thể chọc thủng 90 Chương Tính tốn kết cấu móng ak: Cạnh cột trụ song song với lăng thể chọc thủng Pmp: Tổng nội lực đỉnh cọc nằm mép đài với lăng thể chọc thủng h0: Chiều cao tổng cộng đài cọc c: Khoảng cách từ mép trụ cột đến mép hàng cọc xét k: Hệ số phụ thuộc vào tỷ số c/ho có giá trị tra bảng Rp: Sức chịu kéo tính tốn BT Tính tốn chịu uốn Việc tính toán đài cọc chịu uốn tiến hành theo trị số moment tiết diện thẳng đứng đài mép cột vị trí đài có chiều cao thay đổi Tiết diện cốt thép tồn chiều rộng đài tính tốn theo công thức sau: Fct = M 0.9h o R ct (7.37) Trong đó: Fct: Diện tích tiết diện cốt thép; M: Trị số moment uốn tiết diện xét; ho: Chiều cao làm việc đài tiết diện xét; Rct: Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép Bài tập: Tính tốn số lượng cọc, tính tốn cốt thép cho đài cọc biết: Cọc bê tơng cốt thép tiết diện vuông 25x25 cm, mác bê tông cọc: 250#, cốt thép dọc gồm 4Φ16 AII Chiều dài cọc dự kiến gồm đoạn cọc 6m (tổng chiều dài 18m) Tải trọng chân cột M=18,63tm; N = 312,73T; Q= 5,77T Stt Nền đất có cấu tạo: Tên lớp đất Li (m) Đất lấp 0,5 Sét 4,2 Sét pha 5,9 Cát pha 7,8 Cát hạt nhỏ 6,4 Cát hạt vừa γ KN/m3 16,5 18,6 18,7 18,7 18,8 18,9 γs KN/m3 26,7 26 26,4 26,2 26,2 W % 36 34 29 17 24 WL % 43 40 31 - WP % 25 23 24 - ϕII0 CIIKPa N30 14 17 20 29 35 23 19 11 - 8 17 26 E Cu KPa KPa 6900 42 7200 51 7500 52 12000 34000 - ĐS: - Đài có cọc - Cốt thép đặt theo phương cạnh dài đài chịu MI: → Chọn 16 φ 16 có Fa = 32,2 cm2 - Cốt thép đặt theo phương cạnh ngắn đài chịu MII: M II 75,249 10 FaII = = 26,50 cm ( 17φ 14 a 175 ) 0,9 h R a 0,9 112,7 2800 → Chọn 17 φ 14 a175 có Fa = 26,2 cm2 91 Chương 8.Tính tốn cầu thang Chương TÍNH TỐN CẦU THANG 8.1 Khái niệm chung Cầu thang phương tiện giao thơng đứng cơng trình, hình thành từ bậc liên tiếp tạo thành thân (vế) thang, vế thang nối với chiếu nghỉ, chiếu tới để tạo thành cầu thang Cầu thang yếu tố quan trọng công dụng nghệ thuật kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ cơng trình Hình 8-1 Cấu tạo bậc thang chiếu nghỉ a- Các lớp cấu tạo bậc thang gạch; b- Các lớp cấu tạo bậc thang BTCT Các phận cầu thang gồm: thân thang, chiếu nghỉ, chiếu tới, lan can, tay vịn, dầm thang Chiều rộng thân thang Tính từ mặt tường đến mép ngồi tay vịn - Nhà ở: thơng thường rộng từ ÷ 1,4m - Nhà cơng nghiệp: từ 1,2 ÷ 1,8m 92 Chương 8.Tính tốn cầu thang - Nhà cơng cộng: từ 1,4 ÷ 2m Độ dốc kích thước bậc thang Độ dốc cầu thang chiều cao (hb), chiều rộng (lb) bậc thang quan hệ chặt chẽ với bước chân người Cơng thức tính chiều rộng, chiều cao bậc thang: lb + 2hb = 600 ÷ 620mm Độ dốc cầu thang: tgα = (8.1) hb lb Bảng 8-1 Tổng kết kích thước bậc thang độ dốc Phạm vi Chiều cao Chiều rộng Độ dốc Cho phép 130 ÷ 200 200 ÷ 330 200 ÷ 600 Thường dùng 150 ÷ 180 210 ÷ 300 260 ÷ 330 Thích hợp 160 ÷ 170 260 ÷ 280 270 ÷ 300 Bảng 8-2 Tổng kết kích thước bậc thang theo tính chất cơng trình Kích thước Nhà Trường học Cao Rộng 155 ÷ 175 250 ÷ 300 140 ÷ 160 280 ÷ 320 Cơng trình quan trọng 130 ÷ 150 300 ÷ 350 Bệnh viện Nhà trẻ 150 300 120 ÷ 150 250 ÷ 280 Lan can tay vịn: chiều cao lan can quan hệ với độ dốc cầu thang tính từ trung tâm mặt bậc thang trở lên 900mm 8.2 Cấu tạo bậc thang Bảng 8-3 Chiều dày, khối lượng lớp cấu tạo cầu thang STT Vật liệu Gạch Ceramic Đá mài Đá hoa cương Vữa xi măng Gạch xây Bản BTCT Vữa ximăng (lớp trát) Chiều dày (mm) 10 15 20 20 >80 15 Khối lượng (daN/m2) 2000 2000 2400 1800 1600 2500 1800 Hệ số tin cậy 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 8.3 Xác định tải trọng tác dụng lên thang Tĩnh tải: gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo Chiếu nghỉ: n g1 = ∑ γ iδ i ni (daN/m2) (8.2) Trong đó: γi - khối lượng lớp thứ i δi - chiều dày lớp thứ i ni - hệ số tin cậy lớp thứ i 93 Chương 8.Tính tốn cầu thang lớp gạch (đá hoa cương, đá mài …) lớp vữa ximăng có chiều dày δi, chiều dày tương đương xác định sau: δ tdi = ( lb + hb ) δ i cosα (8.3) lb Trong α góc nghiêng cầu thang Đối với bậc thang (xây gạch BTCT) có kích thước (lb, lb), chiều dày tương đương xác định sau: δ td = hb cosα (8.4) Tải trọng tác dụng lên thang g’2 có phương thẳng góc với trục nghiêng, phân làm hai lực theo hai hướng: + Theo phương dọc trục nghiêng g’2tgα tạo nên lực dọc nghiêng, để đơn giản tính tốn khơng xét đến thành phần lực dọc + Theo phương đứng g = g 2' gây mômen (xem thang cấu kiện chịu uốn) cosα Hoạt tải p = pcnp (daN/m2) (8.5) c p , np hoạt tải tiêu chuẩn, hệ số tin cậy lấy theo TCVN 2737-1995 Tổng tải trọng tác dụng là: + chiếu nghỉ: q1 = g1 + p (daN/m2) + thang: q2 = g2 + p (daN/m2) 8.4 Cầu thang dạng Limon Cầu thang dạng limon thường dùng thiết kế cầu thang cơng trình cơng cộng, bề rộng cầu thang B> 1,5m Dầm limon phía ngồi (DL1) bố trí phía phía thang, dầm chịu tải nhỏ nên kích thước tiết diện ngang: bl1 = 100 ÷ 150; hl1 = 250 ÷ 300 Dầm limon phía nên chọn kích thước tiết diện ngang: bl2 < bt (bề dày tường); hl2 = (1/8 ÷ 1/10)L (L - nhịp dầm) Chiều dày thang: hs = (1/10 ÷ 1/16)B (B - bề rộng cầu thang) 8.4.1 Bản thang Bản thang tính tốn sàn, kê bốn cạnh có kích thước B, L2 Xét tỉ số: cosα L2 > làm việc phương (bản loại dầm), cắt theo phương cạnh ngắn B dải có Bcosα bề rộng b = 1m để tính, sơ đồ tính dầm đơn giản có nhịp B, chịu tải trọng q2cosα + Nếu 94 Chương 8.Tính tốn cầu thang Hình 8-2 Cầu thang dạng Limon L2 ≤ làm việc hai phương (bả kê ba cạnh), sơ đồ tính đơn giản ô liên kết Bcosα khớp theo bốn cạnh dựa vào tỉ số hd/hs ≥ xem ngàm, ngược lại xem liên kết khớp, chịu tải trọng q2cosα + Nếu Trong trường hợp cụ thể, sơ đồ tính thang chọn sơ đồ tính tóm tắt hình 8.3 95 Chương 8.Tính tốn cầu thang Hình 8-3 Sơ đồ tính thang Chú thích: tải trọng có phương thẳng góc với mặt phẳng nghiêng Từ sơ đồ tính , tìm giá trị mômen nhịp gối Đối với dầm, dễ dàng tìm giá trị mômen nhịp gối Riêng kê cạnh, giá trị mômen nhịp gối tính theo cơng thức phụ lục … Từ giá trị mơmen tính cốt thép bố trí cốt thép 8.4.2 Bản chiếu nghỉ Chiếu nghỉ tính toán sàn, kê cạnh Xét tỉ số: L3 > làm việc phương (bản dầm), cắt theo phương cạnh ngắn L1 dãy có bề L1 rộng b = 1m để tính, sơ đồ tính dầm đơn giản có nhịp L1, chịu tải trọng q1 + Nếu L3 ≤ làm việc phương (bản kê cạnh), sơ đồ tính đơn giản liên kết khớp L1 h theo cạnh, dựa vào tỉ số d ≥ xem ngàm, ngược lại xem liên kết khớp, chịu tải trọng hs q1 + Nếu Hình 8-4 Sơ đồ tính chiếu nghỉ Trong trường hợp cụ thể, sơ đồ tính chiếu nghỉ chọn sơ đồ tính tóm tắt hình 8.4 Từ sơ đồ tính trên, tìm giá trị mômen nhịp gối Đối với dầm, dễ dàng tìm giá trị mơmen nhịp gối Riêng kê, giá trị mơmen nhịp gối tính theo cơng thức phụ lục Từ giá trị mơmen tính bố trí cốt thép 8.4.3 Dầm limon Dl1 Sơ đồ tính Dl1 xem dầm đơn giản, liên kết khớp đầu Nhịp tính tốn L2, chịu tác dụng tải trọng gồm: - Trọng lưởng thân dầm: g d = bd ( hd − hs ) n.γ b (daN/m) cosα 96 Chương 8.Tính tốn cầu thang - Trọng lượng lan can: glc (tính cụ thể) (daN/m) - Do thang truyền vào có dạng hình thang chuyển thành dạng phân bố đều: g b = q2 B − 2β + β ) , ( Trong β = (8.6) Bcosα B tính đơn giản theo: g b = q2 2.l2 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm DL1: qL1 = gd + gd + gd (daN/m) (8.7) Sơ đồ tính dạng tải trọng tác dụng lên dầm DL1 (Hình 8-5a,b) Hình 8-5 Sơ đồ tính dầm limon DL1: a- Vế 1; b- Vế Sơ đồ tính dầm: c- D1; d- D2 Mômen lớn nhịp là: M max = qL1 L22 q L ; Qmax = L1 8cosα (8.8) Từ tính cốt dọc, cốt đai bố trí cốt thép 8.4.4 Dầm chiếu nghỉ D1 Sơ đồ tính dầm D1 xem dầm đơn giản, liên kết khớp hai đầu Nhịp tính tốn khoảng trục dầm limon (DL2), chịu tác dụng tải trọng gồm: - Trọng lượng thân dầm: g d = bd ( hd − hs ) n.γ b (daN/m) - (8.9) Do chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình thang chuyển thành dạng phân bố đều: g b = q2 L1 (1 − 2β + β ) Trong β = L1 L tính đơn giản theo: g b = q1 2.L3 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D1: qd1 = gd + gb (daN/m) (8.10) Lực tập trung dầm DL1 truyền vào, phản lực gối B D dầm DL1 vế Sơ đồ tính dạng tải trọng tác dụng lên dầm D1 (hình 8.5c) Mơmen lớn nhịp là: 97 Chương 8.Tính tốn cầu thang M max = qd L23 q L + RB B; Qmax = d + RB (8.11) Từ tính cốt dọc cốt đai, bố trí cốt thép 8.4.5 Dầm chiếu nghỉ D2 Sơ đồ tính dầm D2 xem dầm đơn giản, liên kết khớp đầu Nhịp tính tốn khoảng cách trục cột, chịu tác dụng tải trọng gồm: - Trọng lượng thân dầm: g d = bd ( hd − hs ) n.γ b (daN/m) - Trọng lượng tường (hoặc lan can) g t = bt ht n.γ t (daN/m) - Do chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình thang chuyển thành dạng phân bố đều: g b = q1 L1 (1 − 2β + β ) Trong β = L1 L tính đơn giản theo: g b = q1 2.L3 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D2: qd2 = gd + gt + gb (daN/m) (8.12) Sơ đồ tính dạng tải trọng tác dụng lên dầm D2 (hình 8.5d) Mơmen lớn nhịp là: M max = qd L23 q L ; Qmax = d (8.13) Từ tính cốt dọc cốt đai, bố trí cốt thép 8.4.6 Dầm limon DL2 Sơ đồ tính dầm DL2 xem dầm đơn giản, liên kết khớp đầu Nhịp tính tốn L1+L2, chịu tác dụng tải trọng gồm: - Trọng lượng thân Đoạn dầm nằm ngang (chiếu nghỉ): g d1 = bd ( hd − hs ) n.γ b (daN/m) (8.14) Đoạn dầm nghiêng g d2 = bd ( hd − hs ) n.γ b - (daN/m) cosα (8.15) Trọng lượng tường Đoạn dầm nằm ngang (chiếu nghỉ): g t1 = bt ht1.γ t (daN/m) (8.16) Đoạn dầm nghiêng: g t2 = bt ( ht1 + ht ) n.γ (daN/m) t (8.17) 98 Chương 8.Tính tốn cầu thang Trong đó: ht1 - chiều cao tường chiếu nghỉ ht2 - chiều cao tường cao trình +0.00 bt - chiều dày tường - Do thang chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình tam giác chuyển thành dạng phân bố đều: L g cn = q1 gb = Tổng tải trọng tác dụng lên dầm DL2 Đoạn dầm nằm ngang (chiếu nghỉ): qL2 = gd1 + gt1 + gcn (daN/m) (8.18) Đoạn dầm nghiêng qL22 = gd2 + gt2 + gb (daN/m) - (8.19) Lực tập trung dầm D1 truyền vào, phản lực gối E dầm D1 (RE) Sơ đồ tính dạng tải trọng tác dụng lên dầm DL2 thể hình 8.6 Hình 8-6 Sơ đồ tính dầm limon DL2 a- Vế 1; b- Vế Tính mơmen lực cắt dùng chương trình tính kết cấu có hỗ trợ máy tính để giải, từ tính cốt dọc, cốt đai, bố trí cốt thép Bài tập: Tính toán tải trọng cốt thép cho cốn thang cầu thang có số liệu sau: Bê tơng: 250, Rn=110Kg/cm2, Rk=7,5Kg/cm2, thép AII: Ra=2800 KG/cm2, AI: Ra=2300Kg/cm2 Chiều thang hb = 10 cm, cốn thang: 10 x 35 cm, dầm thang: 22 x 40 cm Bậc thang có kích thước 17,5x30cm Chiếu nghỉ 3,6x4,2m; thang rộng 1,8m, khoảng cách 0,6m ĐS : Tĩnh tải thang 500kG/m2, hoạt tải 360kG/m2 Thép chịu lực: chọn φ16 có Fa = 2,01 cm2, cốt thép cấu tạo chọn φ12 Chọn cốt đai thép φ6 a = 150 99 ... 2.1.2 Trình tự thiết kế: Thiết kế xây dựng cơng trình bao gồm bước: thiết kế sở, thiết kế kỹ thuật thiết kế vẽ thi cơng Tùy theo tính chất, quy mơ loại cơng trình, thiết kế xây dựng cơng trình. .. a) Thiết kế bước thiết kế vẽ thi công áp dụng cơng trình quy định phải lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật; b) Thiết kế hai bước bao gồm bước thiết kế sở bước thiết kế vẽ thi công áp dụng cơng trình. .. dựng cơng trình; 15 Chương Phương pháp luận thiết kế cơng trình kiến trúc c) Thiết kế ba bước bao gồm bước thiết kế sở, bước thiết kế kỹ thuật bước thiết kế vẽ thi cơng áp dụng cơng trình quy