Hiện nay để làm nhà ở gia đình thì có một số dạng kết cấu như nhà khung thép, nhà bê tông lắp ghép, nhà tryền thống kiểu xây gạch, …nhưng kiểu nhà khung sàn bê tông cốt thép đổ bê tông tại chỗ là phổ biến nhất, có lẽ chiếm tới 95% các nhà có từ hai sàn trở lên.
Trong phạm vi trang web này ở đây, chúng tôi xin bày về hệ kết cấu nhà ở bê tông cốt thép khung chịu lực. Đây là kiểu xây dựng nhà mang nhiều ưu điểm như bền chắc, dễ thi công, linh động về bố trí mặt bằng, vật liệu dễ kiếm, giá thành không cao,…
Hệ kết cầu ngôi nhà ở khung sàn bê tông cốt thép thông thường gồm móng, thân nhà và mái nhà như sơ đồ bên dưới.
Để ngôi nhà đứng vững và bền lâu, chịu mọi điều kiện khi mưa gió, bão, động đất, sinh hoạt của con người gây tải trọng, chất tải đồ đạc… thì kết cấu nhà phải được tính toán kĩ lưỡng.
Người thiết kế dựa trên ý tưởng kiến trúc ban đầu, tính toán nhu cầu sử dụng ngôi nhà như thế nào, nơi xây dựng ở đâu,.. để tính toán các yếu tố nội lực trong từng cấu kiện, từng tầng nhà rồi đưa ra phương án thiết kế chịu lực.
Các yếu tố nội lực khi tính toán ra kết quả sẽ quyết định đến hình dạng, kích thước, loại vật tư, mác vật tư, cách bố trí thép chịu lực bên trong,…từng kết cấu, ví dụ sàn dày bao nhiêu cm, bố trí thép thế nào; cột kích thước bao nhiêu, thép bên trong ra sao,…
Tùy tầng cao, diện tích XD, kết cấu, lựa chọn vật liệu…. mà ngôi nhà có thể nặng mấy chục đến hàng mấy trăm tấn. Nguyên lý chung truyền lực ngôi nhà thì giống nhau là:
Tải trọng tĩnh tải tự nhiên: Sức nặng của bản thân các phần ngôi nhà, từ mái truyền lực qua các cột xuống sàn tầng áp mái , sàn áp mái truyền tiếp xuống bên dưới qua các cột, hệ sàn (sức nặng xuống các tầng, các tầng trên cộng dồn dần xuống các tầng dưới)
Tải trọng chất đồ đạc và sinh hoạt: Các hoạt động chất đồ đạc, sinh hoạt đi lại, chạy nhảy,… sẽ sinh ra tải trọng động, cũng truyền cùng tải trọng tĩnh xuống dần bên dưới.
Tải trọng tính toán khi có các bất lợi khác ví dụ gió, động đất,..: Từ bảng tài liệu về gió và động đất từng vùng miền được quy định tại các Tài liệu do Bộ XD ban hành (ví dụ TCVN 9386:2012 về thiết kế công trình chịu động đất), cộng với hệ số an toàn tính toán (ví dụ bằng 150% so với giá trị tính ra) thì người thiết kế kết cấu sẽ tính toán các “nội lực”, tức là lực truyền bên trong kết cấu lớn nhỏ ra sao, loại lực gì nén hay cả xoắn,…. Từ các tính toán đó, sẽ có những khu vực kết cấu chỉ chịu nén, chỉ chịu kéo, có vùng lại chịu cả xoắn, chịu các lực cắt,… từ đó để quyết định về bê tông, về thép, về cọc,… Như vậy dễ thấy là càng xuống dưới thấp thì lực dồn càng lớn, nên các kỹ sư kết cấu sẽ bố trí kích thước kết cấu, mác bê tông, số lượng thép hợp lý và kinh tế.
Thông tin thêm về công nghệ XD sàn thoáng rộng ít cột bê tông: Hình ảnh ngôi nhà trên cho thấy XD theo công nghệ truyền thống thì cần nhiều cột bê tông chống đỡ. Hiện nay có các công nghệ khác để sàn rộng mà vẫn ít cột bê tông, đem lại không gian căn phòng rộng, thuận lợi cho các nhu cầu như làm văn phòng, làm phòng họp,.. cần thông thoáng, không có cột. Đó là công nghệ sàn rỗng (sàn bóng, sàn xốp) có nhiều ưu điểm mà chúng tôi đã trình bày tại phần Giải pháp sàn rỗng tại đây (xin mời click).
***********
Có thể thấy rằng việc ngôi nhà được thiết kế một cách bài bản như trên sẽ rất tiết kiệm và đảm bảo về mặt an toàn, bền vững của công trình. Thực tế là việc này sẽ tiết kiệm hơn so với việc làm nhà theo kiểu giao phó cho thợ, hoặc đi xem các nhà bên cạnh rồi làm theo theo kiểu tăng thêm kết cấu một tý cho chắc (?). Ngoài việc copy nhàm chán nhau, có thể không khoa học về mặt bố trí tổ chức mặt bằng, không tốt về thông gió, chiếu sáng,… thì làm nhà kiểu vậy sẽ rất nguy hiểm, sẽ có thể có chỗ thừa rất nhiều vật tư và nguy hiểm hơn có các chỗ sẽ thiếu vật tư chịu lực gây nứt nẻ, đứt gãy kết cấu. Chủ nhà nên thuê một bên chuyên môn để thiết kế nhà là cách chi tiền thông minh để có sản phẩm tốt nhất, bản chất lại là tiết kiệm nhất.
