Thiết kế Ký túc xá 6 tầng

Thiết kế nhà ở 6 tầng được bố trí theo kiểu hợp khối, lấy khu cầu thang làm trung tâm. Hành lang rộng 3m kết nối sảnh trung tâm đến cầu thang và thang máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển. Giếng trời rộng 11.4m² được bố trí ở trung tâm, cung cấp ánh sáng và thông gió tự nhiên cho các tầng. Các phòng ở được bố trí phía dưới sân, đường nội bộ, với sân vườn và lối vào khu chung cư được bố trí ở các mặt và hai bên hồi nhà. Nhà vệ sinh và nhà tắm khép kín trong mỗi phòng, cùng với lôgia để lấy ánh nắng và phơi đồ. Thiết kế chú trọng đến sự tiện nghi và tối ưu không gian sống cho sinh viên. Tầng 1 đa năng với vách ngăn di động, có thể bố trí phòng ban quản lý, sảnh lưu thông, ki-ốt bán hàng, căng tin, nhà sách, phòng họp và các phòng chức năng khác. Tầng 2 đến tầng 6 dành riêng cho phòng ở sinh viên, mỗi phòng đều có nhà vệ sinh riêng, đảm bảo sự riêng tư và tiện nghi. Tầng tum và mái nhà được sử dụng để bố trí máy móc, thiết bị và bể chứa nước. Vật liệu hoàn thiện bao gồm gỗ nhóm 3 sơn màu, hoa sắt cửa sổ sơn chống gỉ và sơn màu, mái lợp tôn múi vuông màu đỏ. Sàn sử dụng bê tông cốt thép BTCT B20, dày 10cm. Hệ thống rãnh thoát nước xung quanh nhà được thiết kế cẩn thận để đảm bảo thoát nước hiệu quả.

Hệ thống thoát nước được thiết kế riêng biệt cho nước thải sinh hoạt và nước thải vệ sinh. Nước thải sinh hoạt từ các xí tiểu được thu gom, xử lý cục bộ bằng bể tự hoại, rồi mới được thải ra hệ thống cống bên ngoài. Nước tắm, rửa, giặt được thu gom vào các ống đứng riêng biệt, dẫn về hố ga dưới đất và thoát ra cống bên ngoài. Đường ống được bố trí ngầm trong tường, hộp kỹ thuật, trần nhà hoặc sàn. Mỗi phòng đều được trang bị công tơ điện riêng, lắp đặt tại cửa phòng để tiện theo dõi và tính phí. Dây dẫn điện trong công trình sử dụng dây đồng 2 lõi bọc PVC, được luồn trong ống nhựa PVC, đi ngầm sàn, tường hoặc trần giả. Các vị trí rẽ nhánh và nối được thực hiện bằng cầu nối trong hộp nối dây, đảm bảo an toàn và chất lượng. Hệ thống điện được thiết kế đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho các hoạt động sinh hoạt của sinh viên. Việc sử dụng công tơ điện riêng biệt cho từng phòng tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý và thanh toán tiền điện.

Giải pháp phòng cháy chữa cháy được chú trọng đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình. Hộp vòi chữa cháy được bố trí ở mỗi sảnh cầu thang trên từng tầng, vị trí đặt đảm bảo thuận tiện cho việc thao tác. Hệ thống cung cấp đủ nước chữa cháy cho toàn bộ công trình khi xảy ra sự cố. Mỗi hộp vòi được trang bị một cuộn vòi chữa cháy đường kính 50mm, dài 30m, và vòi phun đường kính 13mm có van góc. Một bơm chữa cháy đặt trong phòng bơm (được hỗ trợ bởi bơm nước sinh hoạt) bơm nước qua ống chính và ống nhánh đến tất cả các vòi chữa cháy ở các tầng. Một máy bơm chạy bằng động cơ diesel được bố trí để cung cấp nước chữa cháy khi mất điện. Bơm chữa cháy và bơm nước sinh hoạt được kết nối hỗ trợ lẫn nhau khi cần thiết. Bể chứa nước chữa cháy được kết hợp với bể chứa nước sinh hoạt. Hai họng chờ bên ngoài công trình được lắp đặt để kết nối hệ thống đường ống chữa cháy bên trong với nguồn cấp nước chữa cháy từ bên ngoài, đảm bảo nguồn cung cấp nước chữa cháy luôn dồi dào khi cần.

Sau khi phân tích so sánh giữa kết cấu thép và bê tông cốt thép, bản thiết kế đã lựa chọn bê tông cốt thép làm vật liệu chính cho kết cấu công trình. Kết cấu thép bị loại bỏ do khó khăn trong thi công các mối nối, chi phí cao và tốn kém trong bảo quản. Mặc dù kết cấu bê tông cốt thép có trọng lượng lớn dẫn đến móng lớn hơn, nhưng nó lại có những ưu điểm vượt trội: dễ thi công hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trường và nhiệt độ. Đặc biệt, bê tông cốt thép tận dụng được tính chịu nén tốt của bê tông và tính chịu kéo của cốt thép, giúp tối ưu hoá khả năng chịu lực. Để phù hợp với kết cấu nhà cao tầng, bê tông mác cao được sử dụng. Các vật liệu xây dựng chính như gạch, cát, đá, xi măng được ưu tiên lựa chọn từ nguồn cung cấp địa phương để giảm giá thành công trình. Tất cả các vật liệu đều được kiểm tra kỹ lưỡng về tính chất cơ lý trước khi sử dụng để đảm bảo chất lượng công trình. Việc sử dụng vật liệu địa phương không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn góp phần thúc đẩy kinh tế địa phương.

Công trình áp dụng hệ kết cấu khung giằng, được tạo nên từ sự kết hợp giữa hệ thống khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng thường được bố trí ở khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc các tường biên, tạo thành các bức tường liên tục trên nhiều tầng. Hệ thống khung được bố trí ở các khu vực còn lại. Hai hệ thống này được liên kết với nhau thông qua hệ kết cấu sàn, đặc biệt là hệ sàn liền khối. Trong hệ kết cấu này, hệ thống vách cứng đóng vai trò chính trong việc chịu tải trọng ngang, trong khi hệ thống khung chịu tải trọng thẳng đứng. Sự phân chia chức năng rõ ràng này giúp tối ưu hóa các cấu kiện, giảm kích thước cột và dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc. Hệ kết cấu khung giằng là giải pháp tối ưu cho nhiều công trình cao tầng, hiệu quả cho các nhà cao đến 40 tầng ở vùng động đất cấp 7 trở xuống. Với chiều cao công trình 21.6m, chỉ cần tính toán tải trọng gió tĩnh theo TCVN 2737-1995. Tải trọng gió được tính toán cho hai trường hợp: gió ngang nhà (phương X) và gió dọc nhà (phương Y), mỗi trường hợp lại có hai hướng gió: gió phải và gió trái.

Tính toán nội lực cho thép sử dụng mômen cực đại ở giữa nhịp và trên từng gối tựa. Dầm đổ toàn khối với bản được xem xét một phần bản tham gia chịu lực như là cánh của tiết diện chữ T. Việc tính toán xem xét phần bản tham gia vào tiết diện bê tông chịu nén giúp tiết kiệm thép khi tính toán dầm chịu mômen dương. Kích thước tiết diện cột là bxh, chiều dài tính toán l0 = ψl (ψ - hệ số phụ thuộc vào liên kết của cấu kiện). Tính toán sử dụng cặp nội lực M, N trong đó: M = Max{|Mmax|, |Mmin|} và N = Ntu. Từ cấp bê tông và nhóm cốt thép, tra cứu các số liệu Eb, Rb, Rs, Rsc, Es (chú ý đến hệ số làm việc của cấu kiện η) để xác định giá trị ξR. Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ a, a’ để tính h0 = h-a, Za = h0 -a’ - xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên Ea. Tính e1 = M/N và e0. Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép phần chịu kéo đến lực dọc là: e = ηe0 - a + h/2. Công thức tính toán Ncr khá phức tạp, có thể sử dụng công thức thực nghiệm đơn giản hơn do GS. Nguyễn Đình Cống đề xuất. Tỷ lệ cốt thép được hạn chế trong khoảng 0.1% ≤ μt ≤ μmax = 6%.

Bản thiết kế nền móng dựa trên “Báo cáo kết quả khảo sát địa chất khu đất công trình ký túc xá 6 tầng trường Đại học Mỏ địa chất phục vụ giai đoạn thiết kế kỹ thuật”. Khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình +12.4m. Khảo sát được thực hiện bằng phương pháp khoan thăm dò, xuyên tiêu chuẩn SPT. Kết quả kiểm tra cho thấy Pmin tt = 350.25 (kN) > 0, nên không cần kiểm tra chống nhổ cho cọc. Nền móng được thiết kế theo tiêu chuẩn TTGH II, kiểm tra điều kiện áp lực đáy khối móng quy ước. Độ lún của móng cọc treo được tính toán dựa trên độ lún của nền khối móng quy ước. Do sức cản giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng móng được truyền trên diện tích rộng hơn, bắt đầu từ mép ngoài cọc ở đáy đài và nghiêng một góc. Việc lựa chọn phương pháp thi công móng cần xem xét đến các yếu tố như độ phẳng của mặt bằng, điều kiện thời tiết, đặc biệt là mưa, và khả năng di chuyển máy móc thiết bị.

Hai phương pháp thi công nền móng được đề cập: Phương pháp thứ nhất là đào hố móng trực tiếp, nhưng phương pháp này gặp khó khăn do phụ thuộc nhiều vào thời tiết, đặc biệt là mưa, việc di chuyển máy móc thiết bị cũng gặp nhiều khó khăn, nhất là trong điều kiện mặt bằng chật hẹp ở khu vực thành phố. Phương pháp thứ hai là san phẳng mặt bằng, sau đó ép cọc đến độ sâu thiết kế, sử dụng cọc dẫn bằng thép hoặc bê tông cốt thép. Sau khi ép cọc xong, tiến hành đào đất để thi công phần đài và hệ giằng đài cọc. Chiều rộng đáy hố đào tối thiểu bằng chiều rộng kết cấu cộng với khoảng cách neo chằng và đặt ván khuôn cho đế móng. Đất thừa và đất không đảm bảo chất lượng phải được đổ vào bãi thải theo đúng quy định. Trước khi đào đất, cần thực hiện công tác trắc đạc để xác định vị trí và kích thước hố đào. Vị trí cột mốc cần nằm ngoài đường đi của xe cơ giới và phải được thường xuyên kiểm tra. Đáy đài móng được đặt ở độ sâu -1.8m so với cốt tự nhiên (±0.00), nằm trong lớp sét pha (đất cấp II), trên mực nước ngầm.

Phương pháp đào đất được đề xuất là cơ giới kết hợp thủ công. Đối với phần đất ở độ sâu cách đầu cọc 10cm trở lên, sử dụng máy đào E0-2621A của Nga để đào theo hình thức cuốn chiếu. Đất đào được vận chuyển ngay ra khỏi công trường bằng xe tải nhẹ. Máy đào gầu nghịch EO-2621A được lựa chọn vì tính cơ động và hiệu quả. Chu kỳ làm việc của máy đào và xe vận chuyển được tính toán để tránh lãng phí thời gian. Sau khi đào bằng máy, phần đất còn lại được đào thủ công. Tim cốt đáy móng và dầm giằng được kiểm tra bằng máy trắc đạc. Đất được tưới nước và đầm chặt bằng đầm cóc. Các yêu cầu kỹ thuật bao gồm: lựa chọn độ dốc mái hợp lý, đào rãnh thu nước quanh chân hố đào, chuẩn bị máy bơm để xử lý nước trong hố móng, và chuẩn bị bạt che mưa. Đất thừa và đất xấu phải được đổ đúng nơi quy định. Chiều rộng đáy hố móng tối thiểu phải bằng kết cấu cộng với khoảng cách neo chằng và đặt ván khuôn. Khoảng cách giữa chân móng và chân mái dốc tối thiểu là 0.2m. Một phương pháp giảm lực dính được đề xuất là quấn màng nilon hoặc cố định ống nhựa vào cốt thép.

Các sự cố thường gặp trong thi công đào đất như sụt lở đất được đề cập đến các biện pháp khắc phục. Khi gặp sự cố sụt lở, cần nhanh chóng xử lý bằng cách lấy hết đất sập, vét sạch đất sập lở, và làm lớp lót móng bằng bê tông gạch vỡ. Để tránh nước bẩn và tạo bề mặt bằng phẳng, bê tông lót móng (bê tông đá 4x6, mác B7.5, dày 10cm) được đổ rộng hơn đài và giằng 10cm mỗi bên. Sau khi bê tông đài và cột tới cốt mặt nền, lấp đất bằng thủ công để tránh va đập vào cột. Độ ẩm của đất nền phải được kiểm soát, tưới thêm nước nếu đất khô và có biện pháp giảm độ ẩm nếu đất quá ướt. Đất nền cần được đầm chặt để đảm bảo theo thiết kế. Trong quá trình thi công, cần lưu ý đến các vấn đề an toàn lao động và tuân thủ các quy định về môi trường.

Công tác cốp pha, cây chống và sàn thao tác chiếm tỷ trọng lớn trong kinh phí xây dựng và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông cốt thép. Vì vậy, lựa chọn phương án cốp pha, cây chống và sàn thao tác phù hợp là rất quan trọng. Đối với công trình này, việc sử dụng ván khuôn kim loại làm chủ đạo kết hợp với ván khuôn gỗ cho những kết cấu, kích thước mà ván khuôn kim loại không thể thi công được là hợp lý nhất. Các tấm panel và cây chống đơn dễ dàng dựng lắp nhờ hệ thống chân đế được chế tạo sẵn. Thanh đà đỡ ván khuôn dầm sàn được đặt theo hai phương, đà ngang dựa trên đà dọc, đà dọc dựa trên giá đỡ chữ U của hệ giằng chống. Ưu điểm của loại đà này là tháo lắp đơn giản, chịu tải lớn và hệ số luân chuyển cao. Kết hợp với hệ giằng chống kim loại tạo ra bộ dụng cụ chống ván khuôn đồng bộ, hoàn chỉnh và kinh tế. Cây chống thép được ưu tiên lựa chọn vì khả năng chịu lực cao và có thể điều chỉnh độ dài bằng ren, đảm bảo tính chính xác về chiều dài và khả năng chống võng cho các kết cấu như sàn, dầm.

Đối với nhà cao tầng (công trình thiết kế cao 35.4m), việc sử dụng máy bơm bê tông là biện pháp thi công tiên tiến. Để vận chuyển người, ván khuôn, cốt thép và vật liệu xây dựng lên cao, cần lựa chọn phương tiện vận chuyển phù hợp. Hệ thống cây chống và ván khuôn được bố trí hoàn chỉnh cho 2 tầng (chống đợt 1). Sàn kề dưới được tháo ván khuôn sớm, cần chống lại bằng các thanh chống thép có khả năng tự điều chỉnh chiều cao, với hệ giằng ngang và dọc. Cốt thép được thiết kế cắt theo từng tầng, cần có biện pháp neo giữ ổn định khung thép trong quá trình thi công. Cốt thép dầm được đặt sau khi lắp ván đáy dầm, sau đó lắp ván khuôn thành dầm và ván khuôn sàn. Cốt đai được san thành từng túm, luồn cốt dọc chịu lực vào và buộc theo đúng khoảng cách thiết kế. Ván khuôn được cố định bằng dàn giáo và thanh chống xiên. Để đưa ván khuôn vào đúng vị trí, cần xác định tim ngang và dọc của cột, vách, vạch mặt cắt lên nền và ghim khung định vị chân ván khuôn.

Để thi công cột thuận tiện khi đổ bê tông sàn, cần cắm các thép và đặt móc thép chờ để tạo điểm tựa cho việc lắp dựng ván khuôn cột. Các đoạn thép này (>16) được uốn thành hình chữ U. Sau khi tháo ván khuôn, cần che chắn các lỗ hổng và không được để ván khuôn lên sàn thao tác hoặc ném xuống. Ván khuôn sau khi tháo phải được để đúng nơi quy định. Tháo dỡ ván khuôn đối với các khoang đổ bê tông cốt thép có khẩu độ lớn cần thực hiện đầy đủ yêu cầu về chống đỡ tạm thời. Nên tiến hành tuần tự tháo dỡ từ đầu này sang đầu kia, có người ở dưới đỡ ván khuôn tránh làm hỏng sàn và phụ kiện. Ván khuôn sau khi tháo được xếp thành từng chồng và đúng chủng loại để vận chuyển. Công tác quét vôi và sơn cần đảm bảo an toàn lao động. Chỉ được sử dụng thang tựa khi quét vôi, sơn trên diện tích nhỏ ở độ cao dưới 5m. Khi sơn trong nhà hoặc dùng sơn có chất độc hại, cần trang bị mặt nạ phòng độc và mở cửa, thiết bị thông gió.