Đánh giá hiệu quả thiết kế ram dốc một số công trình nhà cao tầng

TÓM TẮT:

Bài viết phân tích quá trình làm việc và thực hiện đánh giá hiệu quả thiết kế kết cấu ram dốc một số công trình nhà cao tầng ở Việt Nam. Sử dụng 3 hồ sơ thiết kế của 3 công trình thực tế, tác giả thiết kế lại ram dốc theo TCVN 5574:2018. So sánh kết quả nghiên cứu với thiết kế trong thực tế cho thấy, hầu hết thiết kế trong thực tế đều chọn lớn hơn hoặc bằng so với thiết kế của tác giả: chiều dày ram dốc lớn hơn từ 0% ÷ 11%, hàm lượng cốt thép lớn hơn từ 0% ÷ 28%, trọng lượng ram dốc lớn hơn từ 0% ÷ 20%. Do đó, tác giả khuyến nghị kỹ sư thiết kế cần chọn phương án thiết kế tối ưu nhất cho ram dốc để giảm được tĩnh tải, hàm lượng cốt thép hợp lý, mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực và đem lại hiệu quả cao cho thiết kế tổng thể công trình nhà cao tầng.

Từ khóa: TCVN 5574:2018, chiều dày ram dốc, hàm lượng cốt thép, trọng lượng ram dốc.

1. Đặt vấn đề

Ram dốc (Ramp) hay còn gọi là đường dốc tầng hầm là cấu kiện được sử dụng làm phương tiện vận chuyển lên xuống tầng hầm nhà cao tầng. Giải pháp thiết kế ram dốc bê tông cốt thép (BTCT) được sử dụng phổ biến cho loại công trình này vì nó đạt được hiệu quả cao, chi phí hợp lý, thi công đơn giản. Ngoài các loại tải trọng đứng như: bản thân, lớp phủ, sử dụng thì ram dốc sẽ chịu thêm tác động của tải trọng xe. Khi đặt ram dốc trong cơ cấu chịu lực, nó có ảnh hưởng nhất định đến sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng.

Nghiên cứu hồ sơ thiết kế ram dốc một số nhà cao tầng cùng công năng và tính chất tải trọng cho thấy, ram dốc được thiết kế với những giá trị khác nhau. Bài viết sẽ đánh giá hiệu quả của việc thiết kế, phân tích sự làm việc của ram dốc. Sử dụng hồ sơ thiết kế ram dốc của 3 công trình nhà cao tầng được xây dựng từ năm 2008 đến 2016 tại TP. Hồ Chí Minh, TP. Đà nẵng, TP. Vũng Tàu, tác giả thiết kế lại theo TCVN 5574:2018 [1]. Trên cơ sở đó, tác giả đánh giá hiệu quả của công tác thiết kế ram dốc nhà cao tầng; đồng thời tác giả rút ra những nhận xét các kết quả tính để làm rõ sự làm việc và đặc điểm chịu lực của ram dốc.  

2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong tháng 10/2022 trên đối tượng hồ sơ thiết kế kết hợp với khảo sát thực tế các ram dốc của nhà cao tầng. Do ram dốc có kích thước tương đối nhỏ, chỉ 1 đến 2 làn xe nên biến dạng (bề rộng khe nứt, độ võng) của ram dốc không lớn và ít ảnh hưởng đến thẩm mỹ công trình. Do đó, việc chọn chiều dày ram dốc lớn, hàm lượng cốt thép cao sẽ gia tăng tĩnh tải tác dụng lên hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng một cách không cần thiết. Từ đó, tác giả nhận thấy, cần thiết kế giảm chiều dày ram dốc, hàm lượng cốt thép ram dốc chỉ cần đạt mức theo tiêu chuẩn cho phép để làm giảm tĩnh tải ram dốc.

Về nghiên cứu lý thuyết, tác giả tổng hợp và phân tích lý thuyết tính toán, tiêu chuẩn, tài liệu hiện hành sử dụng để thiết kế ram dốc; đồng thời, đọc, phân tích thu thập số liệu thực tế về chiều dày, hàm lượng cốt thép, khối lượng ram dốc trong 3 hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công của 3 công trình nhà cao tầng.

Về nghiên cứu thực nghiệm, tác giả đã thực hành tính toán trên 3 công trình thực tế gồm: Chung cư Splendor tại quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh [2] (sau đây gọi tắt là chung cư Splendor), Cao ốc Khang Linh tại TP. Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu [3] (sau đây gọi tắt là cao ốc Khang Linh), Tổ hợp khách sạn 5 sao và căn hộ cao cấp Ánh Dương - Soleil tại quận Sơn Trà, TP. Đà Nẵng (sau đây gọi tắt là công trình Ánh Dương - Soleil TP. Đà Nẵng) [4].

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Công thức thiết kế ram dốc

- Chọn sơ bộ chiều dày ram dốc theo TCVN 11823-2:2017 [5] như sau:

h_r = 1,2* [(S+ 3000)/30]  (1)

Trong đó: S là kích thước nhịp của ram dốc theo phương ngang.

- Tải trọng sử dụng để thiết kế ram dốc được xác định theo TCVN 11823-3:2017 [6] và sách chuyên khảo của Mai Lựu [7], gồm:

+ Trọng lượng bản thân ram dốc: g_r = b*h_r*γ_bt* n^r_max                     (2)

Trong đó: b = 1m - bề rộng tính toán, γ_bt = 25kN/m3, n^r_max - là hệ số max của tải trọng trọng lượng bản thân ram dốc.

+ Trọng lượng lớp phủ:  g_lp = b*h_lp*γ_lp*n^lp_max          (3)

Trong đó: γ_lp = 23kN/m3, n^lp_max - là hệ số max của tải trọng lớp phủ.

+ Tải trọng người đi bộ 3 kN/m2. Giá trị tính toán trên bề rộng b = 1m là 3kN/m.

+ Hoạt tải xe ô tô thiết kế được lấy với giá trị thực tế của tải trọng toàn tải xe 7 chỗ theo [8] là 26,2kN. Mặt khác, TCVN 11823-3:2017 [6] quy định đối với các cầu trên đường cấp IV và thấp hơn, có thể điều chỉnh tải trọng xe bằng cách nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65. Căn cứ vào hồ sơ thiết kế của các công trình thực tế [2-4] cho thấy ram dốc được xem là cầu trên tuyến đường cấp thấp. Vì vậy, bài báo này áp dụng nhân với hệ số 0,50 để điều chỉnh tải trọng xe.

        (4)

Trong đó: γ_LL = 1,75 - hệ số hoạt tải; γ_DC = 1,75 - là hệ số tải trọng kết cấu.

+ Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3kN/m phân bố theo chiều dọc ram dốc. Theo chiều ngang ram dốc được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3m. Trong bài báo này, tác giả không xét ảnh hưởng của lực xung kích vì ram dốc nhà cao tầng được thiết kế dạng cầu trên tuyến đường cấp thấp.

+ Công thức tính toán cốt thép:

                   (5)

3.2. Các kết quả tính toán

Sau đây, nhóm tác giả tiến hành áp dụng tính toán cho ram dốc của các công trình nêu trên theo TCVN 5574:2018 [1]. Đặc trưng kích thước, thông số vật liệu các công trình như trong Bảng 1.

Bảng 1. Các thông số của các công trình [2-4]

Cấu tạo ram dốc được chọn giống với thực tế, riêng chiều dày ram dốc là kết quả thiết kế của tác giả. Các kết quả tính toán chiều dày và tải trọng tác dụng lên ram dốc thể hiện ở Bảng 2.

Bảng 2. Bảng tính tải trọng tác dụng lên ram dốc các công trình [2-4]

Trong cơ cấu chịu lực, ta xem ram dốc làm việc như một bản mặt cầu có dầm giản đơn. Từ đó, tác giả thiết lập sơ đồ tính ram dốc theo phương ngang và phương dọc với tải trọng xe tác dụng lên ram dốc được sắp xếp sao cho kết quả nội lực là lớn nhất như Hình 1. Đồng thời, ở Hình 1, tác giả sử dụng phần mềm SAP 2000 để giải tìm nội lực ram dốc. Hơn nữa, Hình 2, Bảng 3 thể hiện các kết quả thiết kế của tác giả và kết quả thiết kế trong thực tế.

Hình 1: Sơ đồ tính và nội lực của ram dốc các công trình [2-4]

Bảng 3. Bảng tính cốt thép ram dốc các công trình theo thiết kế của tác giả
và thiết kế trong thực tế

Hình 2: Bố trí cốt thép ram dốc các công trình theo thiết kế của tác giả
và thiết kế trong thực tế

Các kết quả tính giải tích cho phép thiết lập biểu đồ so sánh giữa thiết kế của tác giả và thiết kế trong thực tế như Bảng 4.

Bảng 4. Bảng so sánh giữa thiết kế của tác giả và thiết kế trong thực tế

3.3. Phân tích và thảo luận kết quả

Ram dốc là cấu kiện đặc biệt của nhà cao tầng, chịu tải trọng bao gồm của công trình nhà cao tầng và công trình cầu. Do đó, Hình 2 cho thấy các sơ đồ tính đã thể hiện đúng bản chất làm việc và cơ chế chịu lực của ram dốc.

Mặt khác, từ các biểu đồ trên Hình 4, ta có nhận xét như sau:

- Đối với chiều dày ram dốc, thiết kế của tác giả bằng thiết kế thực tế, nhưng công trình cao ốc Khang Linh [3] thì thiết kế thực tế lớn hơn 11%. Chênh lệch này là do thiết kế thực tế chọn chiều dày ram dốc lớn và kết quả hàm lượng cốt thép thực tế của công trình cao ốc Khang Linh [3] nhỏ, vì thế trường hợp này, thiết kế thực tế còn có thể điều chỉnh giảm chiều dày ram dốc.

- Đối với hàm lượng cốt thép tại gối và tại nhịp theo phương ngang và phương dọc thì thiết kế thực tế lớn hơn thiết kế của tác giả từ 0% ÷ 28%. Trong đó, công trình chung cư Splendor từ 0% ÷ 14%, công trình cao ốc Khang Linh từ 2% ÷ 28%, công trình Ánh Dương - Soleil TP. Đà Nẵng từ 0% ÷ 17%. Nguyên nhân của sự sai khác này có thể là do sự khác nhau về phương pháp tính toán tải trọng xe, cách xếp tải trọng xe. Hơn nữa, một giải thích khác cho sự chênh lệch này là do ý chí thiết kế của kỹ sư thực hiện thiết kế trong thực tế.

- Đối với trọng lượng ram dốc/1 mét dài thì thiết kế của tác giả bằng thiết kế thực tế, nhưng công trình cao ốc Khang Linh [3] thì thiết kế thực tế lớn hơn 20%. Chênh lệch này là do thiết kế thực tế chọn chiều dày ram dốc lớn hơn. Điều này gia tăng tĩnh tải ram dốc tác dụng lên dầm, cột, móng.

- Về bố trí cốt thép, qua kết quả ở Hình 3 cho thấy, thiết kế của tác giả và thiết kế trong thực tế là tương đồng nhau. Điều này chứng minh phương pháp phân tích sơ đồ tính của ram dốc là giống nhau.

- Các thiết kế ram dốc thực tế có các chỉ tiêu lớn hơn so với tính toán của tác giả. Vì vậy, đây là điều chưa hợp lý về mặt kỹ thuật và kinh tế. Tuy nhiên, nếu xét trên phương diện một kỹ sư thiết kế, điều này cũng là cần thiết. Bởi vì, kỹ sư có quá nhiều thông số chưa đủ độ tin cậy và các thông số giả thiết trong quá trình tính toán như các giả thiết về sơ đồ tính, các tải trọng, vật liệu đàn hồi, đồng chất, quá trình thi công... Điều đó dẫn đến tính toán ram dốc có hệ số an toàn cao bằng việc chọn chiều dày ram dốc, hàm hượng cốt thép, khối lượng ram dốc cao hơn so với tính toán của tác giả.

4. Kết luận

Qua các kết quả tính toán, phân tích, đánh giá cho thấy một cái nhìn tổng quát và cụ thể hơn về tính hiệu quả trong các thiết kế ram dốc nhà cao tầng. Từ đó, tác giả rút ra các kết luận như sau:

- Đối với kết cấu ram dốc của nhà cao tầng, vấn đề giảm tải trọng đến mức cho phép và việc xác định đúng sự làm việc của nó trong thiết kế kết cấu công trình luôn được các kỹ sư thiết kế quan tâm.

- Kết quả nghiên cứu cho thấy, thiết kế của 3 công trình nhà cao tầng trong thực tế đều chọn lớn hơn hoặc bằng thiết kế của tác giả: chiều dày ram dốc lớn hơn từ 0% ÷ 11%, hàm lượng cốt thép lớn hơn từ 0% ÷ 28%, trọng lượng ram dốc lớn hơn từ 0% ÷ 20%. Kết quả thiết kế của tác giả nhỏ hơn thiết kế trong thực tế nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực và điều kiện làm việc bình thường của ram dốc.

- Trên cơ sở đó, tác giả khuyến nghị các đơn vị thiết kế và thẩm tra các công trình nhà cao tầng phải luôn chú trọng đến việc thiết kế ram dốc nhà cao tầng một cách tối ưu nhất. Hiệu quả đạt được là ram dốc sẽ giảm được khối lượng mà vẫn đảm bảo theo tiêu chuẩn cho phép. Thiết kế ram dốc như vậy sẽ giảm được tĩnh tải cho nhà cao tầng, đồng thời hiệu quả thiết kế dầm, cột, móng cũng như thiết kế tổng thể công trình sẽ cao hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. TCVN 5574:2018 (2018). Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
2. Công ty Cổ phần Tư vấn thiết kế Tân Kỷ (2008). Hồ sơ thiết kế công trình chung cư Splendor quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Công ty TNHH Kiến trúc NQH (2011). Hồ sơ thiết kế công trình cao ốc Khanh Linh Thành phố Vũng Tàu, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
4. Công ty TNHH Tư vấn Đại học xây dựng (2016). Hồ sơ thiết kế công trình Ánh Dương Soleil Đà Nẵng, Thành phố Đà Nẵng.
5. TCVN 11823 - 2:2017 (2017). Thiết kế cầu đường bộ - Phần 2: Tổng thể và đặc điểm vị trí cầu. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
6. TCVN 11823 - 3:2017 (2017). Thiết kế cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
7. Mai Lựu, Lê Hồng Nam (2018). Cầu bê tông cốt thép. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội.
8. Công ty TNHH Thương mại xuất nhập khẩu nội thất ô tô Quang Minh (2021). Thông số kích thước kỹ thuật ô tô 7 chỗ hot hiện nay. Truy cập tại https://zestech.vn/tin-tuc/thong-so-kich-thuoc-ky-thuat-o-to-7-cho.html.

EVALUATING THE EFFECTIVENES

OF RAMP DESIGNS OF SOME HIGH-RISE BUILDING

• Master. TU HONG NHUNG¹

• Master. NGUYEN THANH CONG¹

¹School of Engineering & Technology, Tra Vinh University

ABSTRACT:

This study analyzes the work and evaluates the effectiveness of slope ramp structure design of some high-rise buildings in Vietnam. Based on three designs of three buildings, this study

re-designs these ramp structures in accordance to the TCVN 5574:2018 standard. Comparing these re-designed works with actual works, it finds out that the actual thickness of ramp is

0% ÷ 11% greater, the acutal amount of reinforcement in ramp is 0% ÷ 28% larger, and the actual weight of ramp is 0% ÷ 20% higher than that of the re-designed work. As a result, this study proposes the most optimal structure ramp design in orde to reduce static load with a reasonable percentage of reinforcement content but still ensuring the ramp’s bearing capacity in order to improve the overall quality of high-rise buildings.

Keywords: TCVN 5574:2018, ramp thickness, percentage of steel, concrete ramp quantity.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 2 tháng 1 năm 2023]