Tính toán kết cấu là nền tảng của mọi công trình xây dựng. Nó đảm bảo sự an toàn, bền vững cho công trình và mang đến sự yên tâm cho người sử dụng.
Tính toán kết cấu là một quá trình kỹ thuật quan trọng nhằm đảm bảo sự an toàn và bền vững của công trình. Bằng cách phân tích các tải trọng tác động lên công trình như trọng lực, gió, động đất, kỹ sư kết cấu xác định được ứng suất và biến dạng phát sinh trong các thành phần cấu trúc. Qua đó, kích thước, hình dạng và vật liệu của các thành phần này được thiết kế sao cho công trình có thể chịu được các tác động trên mà không bị hư hỏng hoặc sập đổ. Quá trình tính toán kết cấu bao gồm việc xây dựng mô hình cấu trúc, lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp, và kiểm tra kết quả so với các tiêu chuẩn thiết kế. Nhờ tính toán kết cấu, chúng ta có thể đảm bảo tính mạng và tài sản của người sử dụng, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu và giảm chi phí xây dựng.
Thiết kế kết cấu là một quá trình kỹ thuật phức tạp nhằm đảm bảo sự an toàn, bền vững và hiệu quả kinh tế của công trình. Qua việc phân tích các tải trọng tác động lên công trình, kỹ sư kết cấu lựa chọn vật liệu và thiết kế các thành phần cấu trúc sao cho công trình có thể chịu được các tác động đó một cách an toàn. Quá trình thiết kế bao gồm việc xây dựng mô hình cấu trúc, tính toán ứng suất và biến dạng, kiểm tra độ bền và ổn định của công trình. Ngoài tính toán, thiết kế kết cấu còn bao gồm việc lập kế hoạch thi công, vẽ bản vẽ kỹ thuật và lựa chọn các giải pháp thi công phù hợp. Mục tiêu cuối cùng của thiết kế kết cấu là tạo ra một công trình không chỉ đáp ứng các yêu cầu về chức năng mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ và bền vững theo thời gian.
Tìm hiểu thêm: Xu Hướng Tương Lai Của Kết Cấu Thép
Tính toán kết cấu và phân tích kết cấu là hai khái niệm thường bị nhầm lẫn trong lĩnh vực xây dựng. Mặc dù có liên quan chặt chẽ, nhưng chúng phục vụ những mục tiêu khác nhau.
Tính toán kết cấu tập trung vào việc xác định kích thước, hình dạng và vật liệu cụ thể cho các thành phần cấu trúc để đảm bảo công trình chịu được tải trọng. Trong khi đó, phân tích kết cấu đi sâu vào việc đánh giá hành vi của toàn bộ kết cấu dưới tác động của các tải trọng, cung cấp thông tin chi tiết về ứng suất, biến dạng và các yếu tố khác. Nói cách khác, nếu tính toán kết cấu là "công thức nấu ăn" để xây dựng một công trình thì phân tích kết cấu chính là "bài kiểm tra" để xem "món ăn" đó có đạt chuẩn hay không.
Ví dụ:
Tính toán kết cấu: Chúng ta sẽ biết cần bao nhiêu mét khối bê tông để đổ một trụ cầu.
Phân tích kết cấu: Chúng ta sẽ biết khi có một trận động đất 6 độ Richter, cầu sẽ rung động như thế nào và có nguy cơ bị hư hại hay không.
Tìm hiểu thêm: Phương Pháp Phân Tích Kết Cấu Trong Thiết Kế Xây Dựng
Khi sử dụng BIM để thiết kế một công trình, chúng ta đang tạo ra một mô hình ảo tổng hợp thông tin từ nhiều ngành khác nhau như kiến trúc, kết cấu, hệ thống M&E (điện, nước, điều hòa), v.v. Tuy nhiên, sự đa dạng này cũng đồng nghĩa với sự đa dạng trong cách hiểu và gọi tên các yếu tố trong công trình.
Ví dụ điển hình là khái niệm "tầng". Trong kiến trúc, tầng được định nghĩa dựa trên chức năng sử dụng của không gian, như tầng trệt, tầng lửng, tầng hầm. Trong khi đó, trong kết cấu, tầng được hiểu theo góc độ kỹ thuật, là một phần của công trình chịu lực và phân bố tải trọng. Cùng một dầm bê tông có thể được gọi là "dầm tầng 1" trong bản vẽ kiến trúc, nhưng lại được gọi là "dầm thuộc lớp bê tông cốt thép thứ hai" trong bản vẽ kết cấu.
Sự khác biệt này không chỉ giới hạn ở khái niệm "tầng". Các yếu tố khác như "tường", "cột", "móng" cũng có thể được định nghĩa khác nhau tùy thuộc vào lĩnh vực. Điều này có thể dẫn đến sự nhầm lẫn và thiếu thống nhất trong mô hình BIM nếu không được quản lý chặt chẽ.
Để giải quyết vấn đề này, các dự án BIM thường sử dụng một hệ thống phân loại chung (common data environment - CDE) để thống nhất các định nghĩa và thuật ngữ. CDE giúp đảm bảo rằng tất cả các thành viên trong nhóm dự án đều hiểu và sử dụng cùng một "ngôn ngữ" khi làm việc với mô hình BIM. Ngoài ra, việc sử dụng các công cụ BIM tiên tiến cũng hỗ trợ trong việc tạo ra các liên kết thông minh giữa các phần tử khác nhau trong mô hình, giúp giảm thiểu rủi ro phát sinh do sự khác biệt trong định nghĩa."
Thị trường phần mềm tính toán kết cấu tích hợp BIM ngày càng sôi động và đa dạng, mang đến nhiều lựa chọn cho các kỹ sư và nhà thiết kế. Sự ra đời của các công cụ kết nối như ST-Bridge đã tạo nên một bước ngoặt lớn, cho phép các phần mềm khác nhau làm việc đồng bộ và hiệu quả hơn.
Một ví dụ điển hình là sự kết hợp giữa phần mềm tính toán kết cấu SEIN La CREA và bộ chuyển đổi độc quyền của nó. Bộ chuyển đổi này đóng vai trò như một cầu nối, giúp SEIN La CREA tương tác với các phần mềm khác, tạo ra một quy trình làm việc liền mạch từ khâu thiết kế đến phân tích.
Bên cạnh đó, sự kết hợp giữa phần mềm tạo mô hình kết cấu và NBUS7 cũng là một ví dụ điển hình. NBUS7, với vai trò là một công cụ trung gian, giúp kết nối thông tin giữa các phần mềm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi dữ liệu và tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại.
Một ví dụ khác là phần mềm Super Build/SS7, một giải pháp tích hợp với ST-Bridge. Sự kết hợp này cho phép người dùng tận dụng tối đa các tính năng của cả hai phần mềm, từ việc tạo mô hình đến phân tích và thiết kế chi tiết.
Tính toán kết cấu là một quá trình không thể thiếu trong việc thiết kế và xây dựng công trình. Nhờ sự phát triển của công nghệ BIM và các phần mềm chuyên dụng, quá trình này trở nên hiệu quả và chính xác hơn bao giờ hết. Việc hiểu rõ các nguyên lý cơ bản của tính toán kết cấu và ứng dụng thành thạo các công cụ hỗ trợ sẽ giúp các kỹ sư tạo ra những công trình an toàn, bền vững và hiệu quả.
Bạn đang gặp khó khăn trong việc triển khai BIM, REVIT, CDE, hay bất kỳ khía cạnh công nghệ và kỹ thuật liên quan đến BIM cho dự án của mình?
Đừng lo lắng, BIMCAD Vietnam luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn!
