Thiết kế kết cấu, phân tích, danh sách vật liệu và khả năng thích ứng thị trường của kho kết cấu thép Brisbane

Thiết kế kết cấu, phân tích, danh sách vật liệu và khả năng thích ứng thị trường của kho kết cấu thép Brisbane

 

Tài liệu này tập trung vào thiết kế kết cấu, phân tích, danh sách vật liệu chi tiết và phân tích khả năng thích ứng thị trường của một nhà kho kết cấu thép ở Brisbane, Úc. Nhà kho được thiết kế với các kích thước và yêu cầu chức năng cụ thể, đồng thời tài liệu này cũng sẽ thảo luận về khả năng áp dụng của dự án tại các thị trường Philippines, Papua New Guinea, Chile và Nam Phi, cũng như các biện pháp điều chỉnh tương ứng để đáp ứng nhu cầu địa phương.

 

 

Các thông số thiết kế cốt lõi của nhà kho kết cấu thép Brisbane dựa trên yêu cầu của người sử dụng, đảm bảo an toàn kết cấu, khả năng ứng dụng công năng và tính hợp lý về mặt kinh tế. Các thông số cụ thể như sau:

Chiều dài kết cấu chính: 130,95 mét

Khoảng cách khung hình: 8,73 mét, tổng cộng 16 khung hình

Chiều rộng kho: 63 mét

Cột chống gió: cứ 7 mét lại có 1 cột

Cột giữa: 1 dãy cột giữa bố trí ở giữa kho, chia kho thành 2 phần phía Bắc và phía Nam không có vách ngăn

Cần trục: 1 cần trục giàn đôi-ở mỗi phía bắc và phía nam, sức nâng 20 tấn và chiều cao nâng 7,5 mét

Chiều cao kho chính: 12,5 mét

Cửa cuốn: 3 cửa cuốn ở mỗi vách phía Bắc và phía Nam, cao 6 mét, rộng 5 mét

Mái vòm: mỗi bức tường phía Bắc và phía Nam 1 tán, dài 113,5 mét, rộng nhô ra 9 mét

Chiếu sáng mái nhà: Các tấm chiếu sáng mái nhà bố trí hợp lý đảm bảo chiếu sáng trong nhà

Tòa nhà văn phòng (phía tây): 2 tầng, cao 8 mét, rộng 6,6 mét (đông-tây), dài 35 mét (bắc-nam)

Vật liệu làm tường và mái: tấm đơn màu thép 0,6mm dùng cho nhà kho kết cấu thép; tấm sandwich cho tòa nhà văn phòng (tường và mái); tấm sàn: tấm chịu lực sàn mạ kẽm 1mm do Công ty CBC cung cấp, với bê tông-đúc tại chỗ-tại-

 

 

2.2.1 Cấu trúc khung chính

Cấu trúc chính của nhà kho sử dụng hệ thống khung thép cổng, bao gồm 16 khung thép với khoảng cách 8,73 mét, tạo thành một cấu trúc không gian ổn định. Khung cổng được làm bằng thép tiết diện H{3}}hàn, có ưu điểm là khả năng chịu lực cao, độ dẻo tốt và trọng lượng nhẹ. Các cột và dầm khung được liên kết bằng các khớp cứng để đảm bảo sự ổn định tổng thể của kết cấu. Nhịp mỗi khung là 63 mét, cột giữa được bố trí chia nhịp thành hai nhịp dài 31,5 mét, giúp giảm tiết diện dầm khung và cột, tối ưu hóa hiệu quả kinh tế của kết cấu.

2.2.2 Thiết kế cột chống gió

Các cột chống gió được bố trí dọc theo chiều dài của nhà kho (130,95 mét) với khoảng cách 7 mét. Các cột chống gió-được làm bằng thép tiết diện H- liên kết với khung chính và các tấm tường để chống lại tải trọng gió ngang tác động lên nhà kho. Phần dưới của cột chống gió-được cố định trên nền móng và phần trên được bản lề bằng giàn mái để đảm bảo rằng các cột chống gió-có thể truyền tải trọng gió xuống móng một cách hiệu quả.

2.2.3 Thiết kế dầm cầu trục trên không

Hai cần cẩu giàn dầm đôi được bố trí ở phía bắc và phía nam của nhà kho, mỗi chiếc có sức nâng 20 tấn và chiều cao nâng 7,5 mét. Dầm cầu trục được làm bằng thép tiết diện H{4}}được hàn và đường ray cầu trục được cố định trên đầu dầm cầu trục. Dầm cầu trục được đỡ trên các cột khung và cột giữa, các nút kết nối được thiết kế dạng liên kết cứng chắc đảm bảo dầm cầu trục có đủ khả năng chịu lực và ổn định dưới tác dụng của tải trọng cầu trục (bao gồm tải trọng thẳng đứng, tải trọng va đập ngang và tải trọng ngang).

2.2.4 Thiết kế kết cấu mái che

Các mái che được bố trí trên các bức tường phía bắc và phía nam của nhà kho, mỗi mái dài 113,5 mét và nhô ra rộng 9 mét. Kết cấu mái che sử dụng hệ thống giàn thép đúc hẫng được liên kết với các cột khung chính của nhà kho. Các cấu kiện giàn được làm bằng thép góc và thép kênh, mái vòm được lợp bằng tấm đơn thép màu dày 0,6mm, phù hợp với mái nhà kho. Giàn côngxon được thiết kế để chịu tải trọng gió và trọng lượng riêng của nó, đồng thời các nút kết nối với khung chính được gia cố để chống biến dạng kết cấu.

2.2.5 Thiết kế kết cấu mái và tường

Mái và tường của nhà kho kết cấu thép được lợp bằng tấm đơn thép màu dày 0,6mm được cố định trên xà gồ và dầm tường bằng vít tự khai thác. Xà gồ và dầm tường được làm bằng thép tiết diện C, khoảng cách 1,5 mét, đảm bảo độ phẳng, ổn định của tường và mái. Các tấm chiếu sáng trên mái được bố trí hợp lý giữa các xà gồ, khoảng cách 8,73 mét (phù hợp với khoảng cách khung) và các tấm chiếu sáng sử dụng tấm trong suốt FRP, có thể cải thiện hiệu quả ánh sáng tự nhiên trong nhà và giảm mức tiêu thụ năng lượng của chiếu sáng nhân tạo.

2.2.6 Thiết kế kết cấu tòa nhà văn phòng

Tòa nhà văn phòng nằm ở phía Tây của nhà kho, cao 2 tầng, cao 8 mét, rộng 6,6 mét (đông{3}}tây) và dài 35 mét (bắc-nam). Cấu trúc của tòa nhà văn phòng sử dụng hệ thống khung thép, các cột và dầm được làm bằng thép tiết diện H-. Tường và mái được lợp bằng tấm sandwich, có ưu điểm cách nhiệt, cách âm và chống cháy. Tấm sàn sử dụng tấm chịu lực sàn mạ kẽm 1mm do Công ty CBC cung cấp, bằng bê tông-đúc tại chỗ-tại{13}}, đảm bảo độ phẳng và khả năng chịu lực của sàn.

2.2.7 Thiết kế nền móng

Kết hợp với điều kiện địa chất ở Brisbane, nền móng của nhà kho và tòa nhà văn phòng sử dụng nền bê tông cốt thép độc lập. Kích thước móng được xác định theo khả năng chịu lực của đất và tải trọng truyền bởi kết cấu bên trên. Móng các cột khung, cột giữa và cột chống gió-được thiết kế dưới dạng móng mở rộng để đảm bảo móng có đủ khả năng chịu lực và kiểm soát độ lún. Đáy móng được lót một lớp đệm để tránh móng bị đất xói mòn.

 

 

Phân tích kết cấu dựa trên các quy tắc thiết kế kết cấu thép có liên quan của Úc (AS/NZS 4600:2018) và các tải trọng khác nhau tác động lên kết cấu được tính toán chính xác, bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng hoạt động, tải trọng gió, tải trọng tuyết và tải trọng cần cẩu.

3.1.1 Tải thường xuyên

Tải trọng thường xuyên chủ yếu bao gồm trọng lượng bản thân của kết cấu (khung thép, xà gồ, dầm tường, tấm tường, tấm mái, tấm sandwich, tấm sàn, v.v.) và trọng lượng của thiết bị cố định (đường ray cần cẩu, thiết bị chiếu sáng, v.v.). Trọng lượng bản thân của kết cấu được tính theo mật độ vật liệu và kích thước mặt cắt, còn trọng lượng của thiết bị cố định được xác định theo bố cục thực tế.

3.1.2 Tải trực tiếp

Hoạt tải bao gồm hoạt tải sàn nhà văn phòng và hoạt tải mái nhà kho. Hoạt tải sàn của tòa nhà văn phòng lấy là 2,5 kN/m2 (phù hợp với yêu cầu sử dụng của văn phòng), hoạt tải mái nhà kho lấy là 0,5 kN/m2 (có xét đến tải trọng bảo trì).

3.1.3 Tải trọng gió

Brisbane nằm ở khu vực ven biển và tải trọng gió là tải trọng kiểm soát quan trọng. Theo tốc độ gió ở Brisbane (tốc độ gió cơ bản 40 m/s), áp lực gió được tính là 0,8 kN/m2. Tải trọng gió tác dụng lên các tấm tường, tấm mái, mái che và cột khung, còn tải trọng gió ngang được truyền xuống móng thông qua hệ thống khung và cột{4}}chống gió. Sự rung động do gió-gây ra của công trình cũng được xem xét để đảm bảo rằng công trình có đủ độ ổn định trong điều kiện gió mạnh.

3.1.4 Tải tuyết

Khí hậu ở Brisbane ấm áp, ẩm ướt, ít tuyết rơi nên tải trọng tuyết lấy là 0,1 kN/m2 (tải lượng tuyết tối thiểu được quy định trong quy chuẩn), ít ảnh hưởng đến thiết kế kết cấu.

3.1.5 Tải trọng cần trục

Mỗi cần trục giàn-dầm đôi có sức nâng 20 tấn và tải trọng của cần trục bao gồm tải trọng nâng thẳng đứng, tải trọng tác động ngang và tải trọng ngang. Tải trọng nâng thẳng đứng là 200 kN (20 tấn), tải trọng tác động ngang là 10% tải trọng nâng thẳng đứng (20 kN) và tải trọng ngang là 5% tải trọng nâng thẳng đứng (10 kN). Tải trọng của cần trục được tác dụng lên các dầm cầu trục và ảnh hưởng của chuyển động của cần trục đến kết cấu được xem xét trong phân tích.

 

 

Bằng cách sử dụng phần mềm phân tích kết cấu chuyên nghiệp (SAP2000), mô hình kết cấu không gian của nhà kho và tòa nhà văn phòng được thiết lập và nội lực (lực dọc trục, lực cắt, mômen uốn) của từng bộ phận kết cấu (cột khung, dầm, cột-chống gió, dầm cầu trục, bộ phận giàn, v.v.) được tính toán dưới tác động tổng hợp của các tải trọng khác nhau. Kết quả phân tích cho thấy nội lực của tất cả các cấu kiện đều nằm trong phạm vi cho phép, kích thước tiết diện của các cấu kiện là hợp lý.

 

 

Phân tích ổn định của kết cấu bao gồm ổn định tổng thể và ổn định cục bộ. Độ ổn định tổng thể của khung thép cổng được đảm bảo bằng sự liên kết chắc chắn của cột và dầm, việc bố trí các giằng chéo và sự ràng buộc của móng. Độ ổn định cục bộ của cột và dầm thép tiết diện H{2}}được đảm bảo bằng cách kiểm soát tỷ lệ chiều rộng-độ dày của mặt bích và bản bụng, đáp ứng các yêu cầu của quy chuẩn thiết kế. Ngoài ra, độ ổn định của giàn tán côngxon được kiểm tra và thực hiện các biện pháp gia cố tại các nút kết nối để tránh hiện tượng vênh cục bộ.

 

 

Độ võng của dầm khung, dầm cầu trục và giàn mái che được kiểm tra đảm bảo độ võng không vượt quá giá trị cho phép quy định tại Quy chuẩn. Độ võng cho phép của dầm khung là L/250 (L là nhịp dầm), độ võng cho phép của dầm cầu trục là L/500, độ võng cho phép của giàn mái vòm là L/200. Kết quả kiểm tra cho thấy độ võng của các cấu kiện đều đạt yêu cầu thiết kế, kết cấu có độ cứng tốt.

 

 

Trên cơ sở tính toán tải trọng, phân tích nội lực, phân tích ổn định và kiểm tra độ võng, đánh giá được độ an toàn kết cấu của nhà kho và tòa nhà văn phòng. Kết quả cho thấy kết cấu đáp ứng các yêu cầu của quy chuẩn thiết kế kết cấu thép của Úc, có đủ khả năng chịu lực, độ ổn định và độ cứng, có thể chịu được nhiều tải trọng khác nhau một cách an toàn trong điều kiện sử dụng bình thường, đảm bảo vận hành an toàn cho nhà kho và tòa nhà văn phòng.

 

Danh mục vật liệu được chia làm 2 phần: nhà kho kết cấu thép và nhà văn phòng, bao gồm tên vật liệu, quy cách, model, số lượng và liều lượng đảm bảo tính chính xác, chi tiết để tham khảo thi công.

 

Tên vật liệu			Thông số kỹ thuật/Mẫu	Số lượng	Liều dùng (kg)	Bình luận
Thép tiết diện H{0}}được hàn (dầm khung)			H1000×400×16×20	16 miếng	80000	Nhịp 63m, mỗi nhịp dài 63m, đoạn dày
Thép tiết diện H{0}}được hàn (cột khung)			H900×350×14×18	32 miếng	70000	Cao 12,5m, mỗi đoạn dài 12,5m, dày đặc
Thép tiết diện H{0}}hàn (cột giữa)			H800×300×12×16	16 miếng	40000	Cao 12,5m, mỗi đoạn dài 12,5m, dày đặc
Thép tiết diện H{0}}hàn (cột-chống gió)			H700×300×12×14	19 miếng	30000	Cao 12,5m, khoảng cách 7m, dài 130,95m, mặt cắt dày
Thép tiết diện H{0}} hàn (dầm cầu trục)			H800×300×12×16	4 miếng	29000	2 đoạn phía Bắc và phía Nam, mỗi đoạn dài 130,95m, đoạn dày
Đường ray cần cẩu			QU100	4 miếng	10476	2 mảnh phía Bắc và phía Nam, mỗi mảnh dài 130,95m
Thép tiết diện C{0}}(xà gồ)			C250×75×20×2.5	45 miếng	45000	Khoảng cách 8,73m, dài 63m, tăng số lượng
Thép tiết diện C{0}}(dầm tường)			C200×70×20×2.0	180 miếng	40000	Khoảng cách 1,5m, cao 12,5m, tăng số lượng
Tấm đơn thép màu (mái/tường)			0,6mm, màu: xám	1 đợt	28620	Diện tích mái: 130,95×63=8249.85㎡; diện tích tường: (130,95×12,5×2)+(63×12,5×2)=4848.75㎡; tổng diện tích: 13098,6㎡
Bảng điều khiển ánh sáng FRP			1.0mm, trong suốt	1 đợt	3330	Khoảng cách 8,73m, mỗi chiều dài 63m, rộng 1,2m; tổng diện tích: 16×63×1.2=1209.6㎡
Cửa cuốn cuốn			6m×5m, hướng dẫn sử dụng	6 miếng	1800	3 mảnh trên tường phía bắc và phía nam tương ứng
Thép góc (kèo tán)			L100×100×10	1 đợt	9900	2 tán, mỗi tán dài 113,5m, nhô ra 9m
Thép kênh (xà gồ tán)			C160×60×20×2.0	32 miếng	2560	Khoảng cách 4m, chiều dài 9m
Bu lông cường độ-cao			M20×80, cấp 10,9	2000 miếng	1800	Để kết nối các thành phần thép
Vít tự khai thác			ST5.5×50	50000 miếng	750	Để cố định tấm thép màu và tấm chiếu sáng
Bê tông			C30	1 đợt	120000	Móng độc lập, tổng khối lượng 40m³ (3000kg/m³)
gia cố			HRB400E, Φ16/Φ12/Φ8	1 đợt	15000	Đối với nền tảng độc lập
cửa sổ			1,2m × 1,5m, hợp kim nhôm	20 miếng	1200	Bố trí đồng đều trên các bức tường phía bắc và phía nam
Tổng liều lượng vật liệu kho					519656	Khoảng 519,66 tấn

 

Tên vật liệu			Thông số kỹ thuật/Mẫu	Số lượng	Liều dùng (kg)	Bình luận
Thép tiết diện H{0}}hàn (cột)			H400×200×8×10	16 miếng	3840	Cao 8m, mỗi chiều dài 8m
Thép tiết diện H{0}}hàn (dầm)			H300×150×6×8	24 miếng	2880	Nhịp 6,6m, mỗi nhịp dài 6,6m
Tấm Sandwich (tường)			100mm, lõi EPS, bề mặt thép màu	1 đợt	7040	Diện tích tường: (35×8×2)+(6,6×8×2)-15 (cửa sổ/cửa ra vào)=616.6㎡; trọng lượng: 11,42kg/㎡
Tấm Sandwich (mái)			100mm, lõi EPS, bề mặt thép màu	1 đợt	2420	Diện tích mái: 35×6.6=231㎡; trọng lượng: 10,47kg/㎡
Tấm chịu lực sàn mạ kẽm			1mm, do Công ty CBC cung cấp	1 đợt	2541	Diện tích sàn: 35×6,6×2 (2 tầng)=462㎡; trọng lượng: 5,5kg/㎡
Bê tông (sàn)			C30	1 đợt	27720	Độ dày sàn: 100mm; thể tích: 462×0.1=46.2m³; trọng lượng: 3000kg / m³
Cốt thép (sàn)			HRB400E, Φ12/Φ8	1 đợt	4158	Tỷ lệ gia cố: 0,9%
Thép tiết diện C{0}}(xà gồ/dầm tường)			C140×50×20×1.8	40 miếng	1440	Khoảng cách 1,5m
Bu lông cường độ-cao			M16×60, cấp 10,9	800 miếng	576	Để kết nối các thành phần thép
Vít tự khai thác			ST5.5×40	15000 miếng	225	Để cố định tấm bánh sandwich
Cửa ra vào và cửa sổ			Cửa: 1,8m×2,1m; Cửa sổ: 1,2m×1,5m	Cửa: 4; Cửa sổ: 12	1800	Hợp kim nhôm, kính cách nhiệt{0}}
Bê tông (nền móng)			C30	1 đợt	9000	Móng độc lập, thể tích 3m³
Gia cố (nền móng)			HRB400E, Φ14/Φ8	1 đợt	1125	Đối với nền tảng độc lập
Tổng liều lượng vật liệu xây dựng văn phòng					65605	Khoảng 65,61 tấn

 

 

Tổng khối lượng vật liệu kho kết cấu thép: 519656 kg (519,66 tấn)

Tổng khối lượng vật liệu xây dựng văn phòng: 65605 kg (65,61 tấn)

Tổng khối lượng toàn công trình: 585261 kg (585,26 tấn)

 

Thiết kế ban đầu của dự án dựa trên khí hậu, điều kiện địa chất và quy chuẩn thiết kế ở Brisbane, Australia. Để thích ứng với thị trường Philippines, Papua New Guinea, Chile và Nam Phi, cần phân tích các điều kiện tự nhiên, quy chuẩn xây dựng và nhu cầu của người dùng tại địa phương, đồng thời đưa ra các biện pháp điều chỉnh tương ứng để đảm bảo khả năng ứng dụng, an toàn và kinh tế của dự án tại các thị trường mục tiêu.

 

 

5.1.1 Phân tích khả năng thích ứng

Philippines nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ cao, mưa nhiều, thường xuyên có bão (tốc độ gió cơ bản lên tới 50 m/s) và điều kiện địa chất phức tạp (nhiều khu vực thường xuyên xảy ra động đất, cường độ địa chấn lên tới 7-8 độ). Thiết kế ban đầu có các vấn đề về khả năng thích ứng sau:

Tải trọng gió: Thiết kế ban đầu dựa trên tốc độ gió cơ bản là 40 m/s ở Brisbane, thấp hơn tốc độ gió bão ở Philippines nên khả năng cản gió của công trình là không đủ.

Hiệu suất địa chấn: Thiết kế ban đầu không xem xét đầy đủ các yêu cầu về địa chấn và các nút kết nối của các cấu kiện thép và thiết kế nền móng không thể đáp ứng các yêu cầu về cường độ địa chấn cục bộ.

Lượng mưa: Lượng mưa lớn ở Philippines đòi hỏi thiết kế thoát nước trên mái nhà tốt hơn, nếu không có thể xảy ra hiện tượng rò rỉ nước.

Ăn mòn vật liệu: Khí hậu biển ở Philippines ẩm và mặn, dễ gây ăn mòn kết cấu thép và cần phải cải thiện-hiệu suất chống ăn mòn của thiết kế ban đầu.

 

5.1.2 Biện pháp điều chỉnh

Điều chỉnh sức cản gió: Tăng kích thước tiết diện của cột khung, dầm và cột{0}}chống gió, đồng thời tăng số lượng cột chống gió-(khoảng cách được điều chỉnh lên 5 mét) để cải thiện độ cứng ngang của kết cấu. Tăng cường các nút liên kết của giàn tán và khung chính để ngăn tán bị hư hỏng do bão. Tối ưu hóa độ dốc mái (điều chỉnh từ 5% đến 8%) để nâng cao khả năng chống gió của mái.

Điều chỉnh địa chấn: Áp dụng các nút kết nối linh hoạt cho một phần cấu kiện thép để cải thiện độ dẻo của kết cấu. Tăng tỷ lệ gia cố của móng và đặt-các miếng đệm cách ly chống động đất ở dưới chân cột để giảm tác động của động đất lên kết cấu. Tăng cường liên kết giữa dầm cầu trục và cột khung để đảm bảo sự ổn định của cầu trục trong điều kiện địa chấn.

Điều chỉnh thoát nước mái: Tăng số lượng ống thoát nước mái (cứ 10m bố trí 1 ống) và mở rộng đường kính ống thoát nước (từ Φ100 lên Φ150) để đảm bảo thoát nước thông suốt. Sử dụng keo chống thấm có hiệu quả tốt hơn cho việc liên kết các tấm mái và tấm chiếu sáng nhằm chống rò rỉ nước.

Điều chỉnh chống-ăn mòn: Áp dụng phương pháp xử lý chống ăn mòn mạ kẽm nhúng nóng-nhúng-cho tất cả các bộ phận thép (độ dày mạ lớn hơn hoặc bằng 80μm) và phủ lớp sơn chống ăn mòn-(hai lớp sơn lót và hai lớp sơn hoàn thiện) lên bề mặt. Thay thế tấm đơn thép màu 0,6mm bằng tấm đơn thép màu mạ kẽm 0,6mm để cải thiện hiệu suất chống ăn mòn. Các biện pháp bảo trì chống ăn mòn thường xuyên được xây dựng.

Điều chỉnh vật liệu: Sử dụng vật liệu chống ăn mòn-cho cửa ra vào, cửa sổ và các phụ kiện khác, chẳng hạn như phần cứng bằng thép không gỉ, để kéo dài thời gian sử dụng.

 

 

5.2.1 Phân tích khả năng thích ứng

Papua New Guinea nằm trong vùng khí hậu rừng mưa nhiệt đới, có nhiệt độ cao, độ ẩm cao, mưa nhiều, thường xuyên xảy ra động đất (cường độ địa chấn lên tới 7 độ) và điều kiện địa chất phức tạp (nhiều vùng núi, khả năng chịu lực nền kém). Thiết kế ban đầu có các vấn đề về khả năng thích ứng sau:

Điều kiện địa chất: Khả năng chịu lực của nền móng ở nhiều khu vực thấp, nền móng độc lập ban đầu không đáp ứng được yêu cầu.

Lượng mưa và độ ẩm: Lượng mưa lớn và độ ẩm cao dẫn đến hệ thống thông gió trong nhà kém và dễ bị ăn mòn kết cấu thép và vật liệu.

Hiệu suất địa chấn: Thiết kế ban đầu không đáp ứng các yêu cầu về cường độ địa chấn cục bộ và cấu trúc dễ bị hư hại khi xảy ra động đất.

Giao thông và xây dựng: Giao thông ở Papua New Guinea kém phát triển, việc vận chuyển các cấu kiện thép lớn gặp khó khăn; trình độ xây dựng cục bộ thấp và độ khó xây dựng các công trình phức tạp cao.

5.2.2 Biện pháp điều chỉnh

Điều chỉnh nền móng: Đối với những khu vực có khả năng chịu lực của nền móng kém thì thay thế móng độc lập bằng móng dải hoặc móng cọc để nâng cao khả năng chịu lực của móng. Móng cọc sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn có chiều dài từ 10 - 15 mét, phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp.

Điều chỉnh thông gió và chống{0}}ăn mòn: Tăng số lượng cửa sổ và lắp quạt thông gió trong nhà kho để cải thiện khả năng thông gió trong nhà và giảm độ ẩm. Tất cả các thành phần thép đều sử dụng phương pháp xử lý sơn-mạ kẽm nhúng nóng + chống-ăn mòn và các tấm sandwich của tòa nhà văn phòng sử dụng vật liệu lõi EPS chống ẩm-. Mái nhà và tường được trang bị các lớp chống ẩm-để ngăn hơi ẩm xâm nhập.

Điều chỉnh địa chấn: Tham khảo các quy tắc thiết kế địa chấn cục bộ, tối ưu hóa hệ thống kết cấu và áp dụng các nút kết hợp linh hoạt-cứng nhắc để cải thiện độ dẻo địa chấn của kết cấu. Giảm nhịp của khung (điều chỉnh khoảng cách khung từ 8,73 mét xuống 7 mét) để cải thiện độ ổn định tổng thể của kết cấu. Tăng cường liên kết giữa cột giữa và dầm khung để nâng cao khả năng chịu động đất của kết cấu.

Điều chỉnh thi công và vận chuyển: Đơn giản hóa thiết kế kết cấu, chia các cấu kiện thép lớn thành từng đoạn nhỏ để vận chuyển và lắp ráp tại chỗ để thuận tiện cho việc vận chuyển ở miền núi. Chọn các phương thức kết nối đơn giản và dễ dàng{1}}để{2}}xây dựng (chẳng hạn như kết nối bu lông thay vì hàn) để thích ứng với cấp độ xây dựng tại địa phương. Cung cấp bản vẽ thi công chi tiết và-hướng dẫn kỹ thuật tại chỗ để đảm bảo chất lượng xây dựng.

Điều chỉnh thoát nước mái: Tăng độ dốc mái lên 10% và bổ sung thêm các ống thoát nước đảm bảo thoát nước thông suốt khi mưa lớn.

 

5.3.1 Phân tích khả năng thích ứng

Chile nằm ở bờ biển phía Tây Nam Mỹ, có lãnh thổ dài và hẹp, khí hậu phức tạp (từ nhiệt đới đến ôn đới), thường xuyên xảy ra động đất (một trong những quốc gia có hoạt động địa chấn cao nhất thế giới, cường độ địa chấn lên tới 9 độ), gió mạnh ở vùng ven biển. Thiết kế ban đầu có các vấn đề về khả năng thích ứng sau:

Hiệu suất địa chấn: Thiết kế ban đầu không thể đáp ứng các yêu cầu về cường độ địa chấn cao ở Chile và cấu trúc dễ bị hư hại nghiêm trọng khi có động đất mạnh.

Tải trọng gió: Các khu vực ven biển của Chile có gió mạnh và khả năng chống gió của cấu trúc ban đầu cần được cải thiện.

Chênh lệch nhiệt độ: Có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm ở một số khu vực của Chile, có thể gây ra sự giãn nở nhiệt và co lại của kết cấu thép, dẫn đến biến dạng kết cấu.

Quy chuẩn thiết kế: Chile có quy chuẩn xây dựng nghiêm ngặt và thiết kế ban đầu dựa trên quy chuẩn Úc không thể đáp ứng các yêu cầu về quy chuẩn địa phương.

5.3.2 Biện pháp điều chỉnh

Điều chỉnh địa chấn: Áp dụng thiết kế cách ly địa chấn cho toàn bộ kết cấu, đặt các gối cách ly địa chấn ở dưới cùng của các cột khung để giảm phản ứng địa chấn của kết cấu. Sử dụng thép-có độ dẻo cao cho các bộ phận thép chính (như cột khung và dầm) để cải thiện hiệu suất kháng chấn của các bộ phận. Tối ưu hóa kích thước tiết diện của các cấu kiện, tăng độ dày của mặt bích và bản bụng, đồng thời nâng cao khả năng chịu lực và độ ổn định của các cấu kiện. Tăng cường các nút kết nối của tất cả các thành phần thép để đảm bảo rằng các nút có đủ độ bền và độ dẻo.

Điều chỉnh sức cản gió: Tăng kích thước tiết diện của các cột{0}}chống gió và dầm khung, đồng thời giảm khoảng cách giữa các cột chống gió-lên 6 mét. Tăng cường cấu trúc tán, sử dụng hệ thống giàn ổn định hơn và tăng số lượng điểm hỗ trợ giữa tán và khung chính. Các tấm mái và tấm tường được cố định bằng nhiều-vít tự khai thác hơn để tránh bị gió mạnh thổi bay.

Điều chỉnh chênh lệch nhiệt độ: Đặt các khe co giãn trong kết cấu (cứ sau 50 mét dọc theo chiều dài của nhà kho) để giải phóng ứng suất do giãn nở và co lại nhiệt gây ra, đồng thời ngăn ngừa biến dạng kết cấu. Chọn vật liệu thép có tính ổn định nhiệt tốt, sơn phủ cách nhiệt lên bề mặt cấu kiện thép để giảm tác động của chênh lệch nhiệt độ. Mái và tường của tòa nhà văn phòng sử dụng các tấm bánh sandwich có hiệu suất cách nhiệt tốt hơn để cải thiện sự thoải mái về nhiệt trong nhà.

Điều chỉnh mã: Tham khảo mã thiết kế kết cấu thép của Chile (E050) và mã thiết kế địa chấn (NCh433), điều chỉnh các thông số thiết kế (chẳng hạn như tổ hợp tải trọng, hệ số an toàn, v.v.) để đáp ứng các yêu cầu của mã địa phương. Thiết kế chống cháy của kết cấu được tối ưu hóa để đáp ứng các yêu cầu an toàn cháy nổ của địa phương.

Điều chỉnh-chống ăn mòn: Đối với các khu vực ven biển, áp dụng phương pháp xử lý sơn-mạ kẽm nhúng nóng + chống-ăn mòn cho các bộ phận thép và sử dụng vật liệu chống ăn mòn-cho các phụ kiện để thích ứng với khí hậu biển.

 

 

5.4.1 Phân tích khả năng thích ứng

Nam Phi nằm ở Nam bán cầu, có khí hậu cận nhiệt đới, nhiệt độ chênh lệch ngày và đêm lớn, lượng mưa ít ở hầu hết các khu vực, bức xạ mặt trời mạnh, thỉnh thoảng có gió mạnh và động đất (cường độ địa chấn lên tới 6-7 độ). Thiết kế ban đầu có các vấn đề về khả năng thích ứng sau:

Chênh lệch nhiệt độ và bức xạ mặt trời: Chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm có thể gây biến dạng cấu trúc; bức xạ mặt trời mạnh sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa của tấm thép màu và sơn chống{0}}ăn mòn.

Hiệu suất chống{0}}ăn mòn: Một số khu vực ở Nam Phi có độ ẩm cao và kết cấu thép dễ bị ăn mòn, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng.

Hiệu suất gió và địa chấn: Đôi khi gió mạnh và động đất đòi hỏi kết cấu phải có sức cản gió và hiệu suất địa chấn nhất định.

Bảo tồn năng lượng: Bức xạ mặt trời mạnh dẫn đến nhiệt độ trong nhà cao và thiết kế ban đầu có hiệu suất cách nhiệt kém, làm tăng mức tiêu thụ năng lượng.

5.4.2 Biện pháp điều chỉnh

Chênh lệch nhiệt độ và điều chỉnh bức xạ mặt trời: Đặt các khe co giãn trong kết cấu để giải phóng ứng suất nhiệt. Thay thế tấm đơn thép màu 0,6mm bằng tấm thép màu có-lớp phủ chống tia cực tím để làm chậm quá trình lão hóa do bức xạ mặt trời gây ra. Các tấm chiếu sáng trên mái sử dụng tấm FRP chống tia cực tím-để cải thiện tuổi thọ sử dụng. Phủ lớp sơn cách nhiệt lên bề mặt cấu kiện thép để giảm tác động của chênh lệch nhiệt độ.

Điều chỉnh-chống ăn mòn: Tất cả các bộ phận thép đều sử dụng phương pháp xử lý sơn mạ kẽm nhúng nóng-nhúng-ăn mòn và sơn chống ăn mòn- chọn những sản phẩm có khả năng chống chọi với thời tiết tốt và hiệu suất chống-lão hóa. Việc bảo trì chống ăn mòn-thường xuyên được thực hiện để kéo dài tuổi thọ sử dụng của kết cấu. Các bộ phận kết nối của các bộ phận thép được bịt kín bằng chất trám kín chống thấm nước và chống{9}}ăn mòn để ngăn hơi ẩm xâm nhập.

Điều chỉnh gió và địa chấn: Theo tốc độ gió và cường độ địa chấn tại địa phương, hãy tăng kích thước mặt cắt của các cột khung và cột chống gió-một cách thích hợp, đồng thời tối ưu hóa các nút kết nối để cải thiện khả năng chống gió và hiệu suất địa chấn của kết cấu. Gia cố cấu trúc tán cây để tránh hư hỏng do gió mạnh gây ra.

Điều chỉnh tiết kiệm năng lượng: Mái và tường nhà kho được phủ một lớp bông cách nhiệt (dày 50mm) giữa tấm thép màu và xà gồ/dầm tường để nâng cao hiệu quả cách nhiệt. Tòa nhà văn phòng sử dụng các tấm sandwich có hiệu suất cách nhiệt tốt hơn (lõi EPS dày 150mm) để giảm nhiệt độ trong nhà và giảm mức tiêu thụ năng lượng. Lắp rèm che nắng bên ngoài cửa sổ tòa nhà văn phòng để chặn bức xạ mặt trời mạnh.

Điều chỉnh nền móng: Tùy theo điều kiện địa chất của địa phương, tối ưu hóa thiết kế nền móng và sử dụng nền móng độc lập hoặc nền móng dạng dải để đảm bảo khả năng chịu lực của nền móng. Đối với những khu vực có điều kiện địa chất kém cần mở rộng kích thước nền móng một cách hợp lý.

 

Dự án nhà kho kết cấu thép tại Brisbane, Úc được thiết kế với kết cấu hợp lý, công năng hoàn chỉnh, đáp ứng các quy chuẩn thiết kế và yêu cầu sử dụng của địa phương. Danh sách vật liệu chi tiết và liều lượng được cung cấp trong tài liệu này có thể cung cấp tài liệu tham khảo chính xác cho việc xây dựng. Đối với các thị trường Philippines, Papua New Guinea, Chile và Nam Phi, do sự khác biệt về điều kiện tự nhiên địa phương, quy chuẩn xây dựng và nhu cầu của người sử dụng nên cần có các biện pháp điều chỉnh tương ứng để giải quyết các vấn đề về sức cản của gió, hiệu suất địa chấn, chống-ăn mòn, khả năng thích ứng của nền móng và bảo tồn năng lượng. Sau khi điều chỉnh, dự án có thể đáp ứng các yêu cầu hiện hành của địa phương và mang lại lợi ích kinh tế và xã hội tốt ở các thị trường mục tiêu.