Công tác thiết kế kết cấu là một trong các bước quan trọng để đưa một công trình vào sử dụng một cách ổn định. Dựa vào hồ sơ thiết kế Kiến trúc, kỹ sư thiết kế Kết cấu có nhiệm vụ tính toán, triển khai các phương án và chi tiết tổng thể các cấu kiện của công trình từ: móng, cột, dầm, sàn, cầu thang, bể nước,…

Vậy Kết cấu công trình là gì? Kết cấu công trình là từ dùng để chỉ các Cấu kiện chịu lực, các cấu kiện này chống lại sự phá hoại của các tải trọng tác dụng gây phá hủy sự ổn định cần thiết cho công trình xây dựng, Kết cấu công trình gồm nhiều bộ phận (cấu kiện) liên kết lại tạo thành bộ khung cho một công trình như: Sàn, Dầm, Cột, Vách, Móng…

Kết cấu các công trình hiện nay thường được làm bằng các loại vật liệu Gạch đá, Bê tông cốt thép, Thép và Gỗ. Vậy hãy cùng tìm hiểu những lí do tại sao tư vấn thiết kế kết cấu lại là một bước quan trọng trong xây dựng.

Thiết kế kết cấu quan trọng như thế nào?

Có thể nhiều người sẽ mơ hồ khi nhắc đến thuật ngữ “kiến trúc kết cấu” tuy nhiên đây lại là một chuyên đề quan trọng trong việc thiết kế xây dựng công trình.Xương sống của một công trình xây dựng được hình thành khi hồ sơ kết cấu hoàn chỉnh.Dựa vào hồ sơ thiết kế kiến trúc,các kỹ sư kết cấu có nhiệm vụ tính toán các phương án để đưa ra các cấu kiện của công trình như:dầm,sàn,móng,trụ đỡ,mái,…Các vật liệu xây dựng được dùng cho kết cấu hiện nay là bê tông,gạch,thép,gỗ,…ngoài ra còn rất nhiều các vật liệu công nghiệp hiện đại khác.

Thiết kế kết cấu bao gồm việc tính toán các lực đỡ, nội lực và biến dạng do tác động của ngoại lực lên một hệ chịu lực của công trình xây dựng. Bên cạnh tĩnh lực còn có các tác động khác: thay đổi nhiệt độ, co ngót ẩm, từ biến, biến dạng gối.(theo Wikipedia). Đối với các thiết kế nhà phố,thiết kế biệt thự ,thiết kế khách sạn hay các công trình dân dụng, kết cấu đóng vài trò như lớn trong việc nghiên cứu các tác động chịu lực,chịu sự mài mòn của không gian,thời gian giữ ổn định cho kiến trúc đồng thời đưa ra được dữ liệu về dự toán để chủ đầu tư căn cứ vào đó để cân đối ngân sách.

Dưới đây là những cốt lõi mà kiến trúc kết cấu mang lại cho công trình:

Đảm bảo sự an toàn về chịu lực cho toàn công trình

Mỗi công trình dân dụng được thực hiện để đảm bảo cuộc sống và tài sản của con người,bởi vậy mà việc đưa ra một hồ sơ kết cấu chuẩn là điều bắt buộc.Thực hiện kết cấu công trình phải đáp ứng được các yêu cầu về độ bền và tính ổn định lâu dài.

–>Công trình khi có được một kết cấu chuẩn mực sẽ không bị phá hoại bởi các nội và ngoại lực,các tác động thời tiết,các tác động cơ học.Đảm bảo độ bền vững lâu dài làm tăng tuổi thọ của công trình.

Hồ sơ kết cấu giúp chủ đầu tư cân bằng ngân sách.

Ở bất kỳ một công trình dân dụng nào,hồ sơ kết cấu là một phạm trù để đánh giá ngân sách thi công.Khi nhận được hồ sơ kết cấu,gia chủ phần nào hiểu được dự toán chi tiêu cho công trình này ngốn hết bao nhiêu tiền.Những thay đổi phương án cấu kiện tức thì của chủ đầu tư cũng phần nào đó giúp công trình giảm bớt được chi phí,đó là lợi ích không hề nhỏ mà kiến trúc kết cấu mang lại.

Kiến trúc và kết cấu phối hợp đưa đến một công trình trong mơ.

Vì rất nhiều lý do mà một bản vẻ thiết kế kiến trúc luôn tồn tại sai số trong thi công và với một thiết kế kết cấu chuẩn mực,những sai số đó hoàn toàn được giải quyết.Sự kết hợp hài hòa giữa kết cấu và kiến trúc giúp các không gian công trình mãi bền vững và chắc chắn,đảm bảo tuổi thọ cũng như vẻ đẹp tồn tại dài lâu.

>>> Tìm hiểu thêm: Bản vẽ kết cấu là gì? Mục đích, vai trò và các bước thiết kế – BẠN CÓ BIẾT

Thiết kế kết cấu giúp đảm bảo yếu tố an toàn cho công trình

Mỗi công trình, Kiến trúc ra đời đều vì mục đích sử dụng cho con người. Sự chắc chắn trong kết cấu công trình ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng và tải sản của người sử dụng. Một kết cấu công trình phải được thiết kế và xây dựng sao cho bảo đảm các điều kiện bền, cứng và ổn định.

Điều kiện bền của công trình yêu cầu các cấu kiện không được phá hoại khi chịu các tác động từ các lực, tải trọng bên ngoài.
Điều kiện cứng yêu cầu kết cấu và cấu kiện không được biến dạng, chuyển vị quá mức cho phép khi chịu các tác động thường xuyên. Yêu cầu này bảo đảm điều kiện vận hành bình thường cho công trình.
Điều kiện ổn định yêu cầu kết cấu trở lại hình dạng ban đầu sau khi tải trọng thôi tác dụng và không bị phá hủy.

Đặc thù ngành nghề, kỹ sư kết cấu là người làm việc với những con số phức tạp để có thể tìm ra phương án thi công thiết kế kết cấu hạ tầng đảm bảo công trình bền vững với các yếu tố tác động từ bên ngoài thiên nhiên. Vì vậy, lựa chọn một đơn vị tư vấn thiết kế kết cấu đủ năng lực và kinh nghiệm là điều vô cùng quan trọng đối với chủ đầu tư.

Thiết kế kết cấu giúp hiện thực hóa ý tưởng kiến trúc

Trên thực tế, ý tưởng từ bản vẽ thiết kế kết cấu và thực tế thi công luôn tồn tại khoảng cách khác biệt nhất định bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài. Một ngôi nhà có kiến trúc mỹ quan tốt chưa hẳn là ngôi nhà tốt ưu nhất công năng sử dụng cũng như phù hợp với kết cấu mặt bằng và đảm bảo độ vững chắc của công trình.

Vì vậy, mỗi người kỹ sư kết cấu sẽ là người thực hiện hóa ý tưởng kiến trúc thành hiện thực, tính toán dự án mang lại công trình hòa hợp cả tổng thể mỹ quan cùng đảm bảo yếu tố kinh tế.

Quy trình 7 bước thiết kế kết cấu công trình

Trong thực tế, quy trình thiết kế kết cấu công trình thường bao gồm nhiều công đoạn và chi tiết khác nhau. Tùy thuộc vào quy mô, điều kiện cụ thể và phương pháp làm việc của từng đơn vị tư vấn thiết kế, quy trình này có thể có những điều chỉnh nhất định. Tuy nhiên, nó thường bao gồm các bước cơ bản sau:

Bước 1: Xác định phương án kết cấu

Nghiên cứu bản vẽ các mặt đứng chính, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang, mặt bằng tầng hầm, tầng trệt, và các yếu tố khác.
Tìm hiểu về hồ sơ địa chất của công trình và các yếu tố địa lý khác.
Dự kiến hệ chịu lực chính và bố trí các bộ phận nhận tải trọng.

Bước 2: Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện chính

Lựa chọn độ dày sàn, kích thước tiết diện của hệ dầm, cột, vách và các cấu kiện khác.

Bước 3: Xác định tải trọng

Xác định tải trọng truyền lên các bộ phận chịu lực và hệ chịu lực chính.

Bước 4: Tính toán nội lực

Tính toán chi tiết nội lực của hệ chịu lực chính và các cấu kiện của ngôi nhà.

Bước 5: Tính toán cốt thép

Tính toán cốt thép cho hệ chịu lực chính và các cấu kiện.

Bước 6: Kiểm tra kết cấu

Kiểm tra kết cấu ngôi nhà theo các trạng thái giới hạn.

Bước 7: Lập bản vẽ

Thiết lập bản vẽ kết cấu và lập bảng thống kê vật liệu sử dụng.

Đây là các bước cơ bản để thiết kế kết cấu công trình, nhằm đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình xây dựng.

>>> Tìm hiểu thêm: Bản vẽ kết cấu thép là gì? Hướng dẫn cách đọc và top những kỹ năng khi đọc bản vẽ

Thiết kế kết cấu là gì? Nó quan trọng như thế nào? Các bước thiết kế cần lưu ý