THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
ỨNG DỤNG TEKLA STRUCTURE
Phần mềm Tekla giúp các kỹ sư kết cấu làm việc hiệu quả hơn, cho phép họ tập trung vào thiết kế kỹ thuật thay vì quản lý hồ sơ tài liệu Điều này không chỉ nâng cao độ chính xác và tính nhất quán trong công việc, mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm, mang lại cho nhà thầu một mô hình có giá trị cao.
Đảm bảo việc giảm lỗi và phối hợp thiết kế
Tích hợp mô hình hóa với phân tích và thiết kế
Dễ dàng tạo ra các tài liệu thi công từ mô hình
Dễ dàng điều tiết các thay đổi trong thiết kế
Thể hiện mô hình kết cấu chính xác cho các nhà thầu
Chương trình Tekla tích hợp thông tin từ thiết kế, kiến trúc kết cấu đến thi công, giúp tổng hợp toàn bộ dữ liệu dự án và vòng đời của nó Công trình được mô phỏng trực quan 3D, bao gồm tất cả các khía cạnh cần thiết.
Hình 1.1 Mô phỏng công trình bằng chương trình Tekla
CỌC ĐÀI CỌC + ĐÀ GIẰNG
Các bộ phận kết cấu cần được mô phỏng và nhập thông tin như loại vật liệu, tên, hồ sơ và kích thước, cùng với các thông tin mở rộng như thời gian thi công Để sử dụng chương trình, người dùng phải nhập toàn bộ chi tiết kết cấu và thông tin liên quan, điều này có thể tốn thời gian, đặc biệt đối với người mới bắt đầu Tài liệu hướng dẫn mô phỏng hiện có hạn chế, chủ yếu chỉ có tài liệu tiếng Anh như Tekla Structure Basic Training, mà thiếu phiên bản tiếng Việt để tham khảo.
(2006), Sinh viên tương đối mất khá nhiều thời gian để tham khảo và sử dụng tài liệu này
Các bước mô phỏng thông tin công trình như sau:
Hệ thống lưới được thiết kế đồng bộ với bản vẽ kiến trúc, với các lưới theo trục X được đánh số từ 1 đến 6 và theo trục Y được ký hiệu từ A đến F.
Hình 2.2 Tạo lưới tọa độ cho công trình
Hình 2.3 Lưới tọa độ được thiết lập
Bước 2 Nhập bảng vẽ AutoCad vào chương trình Tekla
Chương trình Tekla có hổ trợ nhập bản vẽ cad vào để nhằm tạo nhanh mô hình và chính xác theo các kích thước đã định trước
Hình 2.3 Nhập bảng vẽ cad vào
Sau khi tạo xong mô hình trên bản vẽ này thì kết quả như sau
Hình 2.4 Tạo mô hình trên nền bảng vẽ cad
Bước 3 Mô phỏng cọc-dầm- sàn ( chưa mô phỏng thông tin cốt thép)
Do hẻm vào quá sâu và nhỏ, xe ép cọc không thể vào công trình Giải pháp là sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ D300 với 5 cây thép 14, chiều dài cọc 25m từ mặt đất tự nhiên Đà giằng tại mặt móng có kích thước 350x500 hoặc 200x400, được đặt tên là FB (ví dụ FB1, FB2, FB3) Đài móng có kích thước 600x800 và được đặt tên là F (ví dụ F1, F2, F3).
Cột (có tên Name: C ví dụ C1, C2, C3 ) kích thước 250x200, 250x250, 200x200 Đà sàn( có tên theo số tầng ví dụ 1GB1.1 trong đó 1đầu tiên là số tầng) kích thước 200x300, 200x350
Sàn (có tên Name: S) kích thước 100
- Mô phỏng phần cọc khoan nhồi
Hình 2.5 Xây dựng hệ cọc trên Tekla và hình thực tế
- Mô phỏng đài móng và dầm móng cho công trình
Hình 2.6 Hệ đài và dầm móng giữa tekla và hình thực tế
Hình 2.7 Hệ cột cho công trình giữa Tekla và hình thực tế
Mô phỏng dầm sàn tầng 1
Hình 2.8 Dầm sàn tầng 1 và hình thực tế
- Tương tự ta xây dựng mô hình các tầng 2, tầng 3 và tum thang bộ
Hình 2.9 Mô hình cột tầng 2
Hình 2.10 Mô hình dầm sàn tầng 2
Hình 2.11 Mô hình cột tầng 3
Hình 2.12 Mô hình dầm sàn tầng 3
Hình 2.14 Mô hình 3D các phần tử
Sau khi xây mô hình 3D các phần tử ta tiến hành tích hợp xây dựng thép cho từng cấu kiện của công trình
Hình 2.15 Cốt cao độ các tầng
Bước 4 Mô phỏng thông tin cốt thép cho toàn bộ kết cấu
Bố trí thép cho cọc khoan nhồi đường kính 300, thép 5 ϕ 14
Hình 2.16 Mặt bằng bố trí thép cọc khoan nhồi
Hình 2.17 Thiết lập cọc khoan nhồi trong tekla
Trong việc bố trí thép cho đài móng và đà giằng, đà giằng có kích thước 200x400 sẽ sử dụng 3ϕ 18, trong khi đà giằng kích thước 350x500 sẽ được bố trí 6ϕ 18 ở lớp trên và 4ϕ 18 ở lớp dưới Đối với đài móng, lớp thép chạy dọc thớ dưới sẽ là ϕ14 với khoảng cách 100mm, còn lớp thép trên sẽ sử dụng ϕ12 với khoảng cách 100mm.
Hình 2.18 Thép bố trí trong đài
Hình 2.19 Thiết lập hệ dầm trong tekla
Hình 2.20 Bố trí thép trong dầm, cột
Hình 2.21 Thiết lập thép cột trong Tekla
Hình 2.22 Vị trí neo thép cột vào đài móng
Hình 2.23 Thiết lập thép sàn trong tekla
Hình 2.24 Chi tiết móc neo
Hình 2.25 Chi tiết sàn ban công
Thép dầm 2 ϕ 16 gia cường gối, bụng thêm 1 ϕ 16
Hình 2.26 Thép dầm trong tekla
Hình 2.27 Mặt bằng thép tầng trệt
Hình 2.28 Mặt bằng thép tầng 1,2
Hình 2.29 Mặt bằng thép tầng mái
Hình 2.30 Toàn bộ chi tiết thép nhà 3D
2.1.2 Điểm mạnh của Tekla trong quá trình mô phỏng
Qua quá trình mô phỏng bằng chương trình tekla cho công trình nghiên cứu.Sinh viên nhận thấy chương trình này có nhiều điểm mạnh như:
- Mô phỏng kết cấu 3D rất thực tế
- Quản lý đến từng chi tiết như từng thanh thép trong kết cấu
Chương trình cho phép cập nhật các thay đổi ngay lập tức, mang lại tính cơ động và hiệu quả cao Ví dụ, khi thay đổi kích thước dầm hoặc điều chỉnh trục dầm, kết cấu sẽ tự động điều chỉnh theo những thay đổi này.
KẾT QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU
2.2.1 Quá trình khảo sát thực tế
Trong quá trình thực tập tại công trường, sinh viên liên tục theo dõi và ghi chép nhật ký thi công dự án để phục vụ cho nghiên cứu sau này Các hình ảnh chụp tại công trình được trình bày trong phần phụ lục 3.1 Qua thực tập, sinh viên đã nhận diện một số vấn đề còn tồn tại trong quá trình thi công.
Tiến độ thi công hiện đang chậm hơn dự kiến ban đầu do một số nguyên nhân Thứ nhất, quá trình thi công cọc khoan nhồi mất nhiều thời gian hơn mong đợi Thứ hai, đơn vị thi công phải phân chia nhân lực cho hai công trình cùng lúc, dẫn đến sự chậm trễ Cuối cùng, thời tiết không thuận lợi với nhiều trận mưa cũng ảnh hưởng đến tiến độ thi công.
Hiện trạng công trình không khớp với bảng vẽ thiết kế, với nhiều điểm chưa hợp lý Kích thước thực tế của nhà không đúng như trong bản thiết kế và giấy phép đã được cấp.
Giá thành công trình hoàn thiện lên tới 1.8 tỷ đồng, cao hơn so với dự kiến ban đầu là 1.2 tỷ đồng Nguyên nhân chính dẫn đến sự chênh lệch này là do việc chưa dự tính kỹ lưỡng tổng khối lượng vật tư cần thiết.
2.2.2 Điểm mạnh của tekla trong quá trình xử lý thông tin
Khi sử dụng chương trình Tekla để mô phỏng thông tin của công trình thì lợi ít mang lại của chương trình được sinh viên tìm hiểu như sau:
Chương trình tekla mang đến bảng vẽ kết cấu rất nhanh và sinh động
Khi có sự thay đổi so với thiết kế ban đầu, chương trình này sẽ cập nhật ngay lập tức các bản vẽ, giúp tránh sai sót trong quá trình thi công.
- Bảng vẽ được trình bày tương tác hơn chúng ta có thể xuất bản vẽ 2D một cách dễ dàng
Bảng vẽ hiện tại chỉ thể hiện toàn bộ cốt thép và bê tông, dẫn đến sự rối rắm trong quá trình thi công do quá nhiều cốt thép Để cải thiện việc trình bày bảng vẽ, sinh viên đề xuất sử dụng các phần mềm hỗ trợ như ACAD Structural Detailing.
Hình 2.31 Bản vẽ 2D xuất ra từ tekla
2-Khối lượng của toàn bộ công trình được bóc tách nhanh hơn và chính xác hơn
Trong chương trình tekla sau khi mô phỏng các thông tin, thì chương trình cho phép
Bóc tách khối lượng theo các chủ đề diễn ra nhanh chóng và hiệu quả Chẳng hạn, trong dự án hiện tại, sinh viên có khả năng bóc tách khối lượng cho từng cấu kiện cũng như tổng thể của toàn bộ công trình.
Ví dụ: dầm 1B1 dầm B1 tại tầng 1 có kích thước 300x200 chiều dài 2,962m thể tích 0,2m khối lượng 0.427Tấn
Cũng có thể lọc lại khối lượng bê tông theo chủ đề dầm, cột hay sàn Ta có thể xuất ra file Excel để kiểm tra khối lượng này
Hình 2.32 Xuất bản excel khối lượng và thể tích bê tông
Vậy: Thể tích bê tông sử dụng cho toàn bộ công tình là 115.9 m 3
Quá trình bóc tách cốt thép diễn ra nhanh chóng hơn khi được đặt tên theo tầng và loại cấu kiện Việc đặt tên chính xác là rất cần thiết, vì nếu không, sinh viên sẽ gặp khó khăn trong việc bóc tách khối lượng thép cho từng cấu kiện, dẫn đến mất thời gian và thiếu chính xác Ví dụ, cốt thép dầm tầng 3 có thể được đặt tên là BT3-STIRRUPS, trong khi thép đai dầm tầng 3 có thể được gọi là BT3-LINK.
Hình 2.33 Bảng tính khối lượng cốt thép
Vậy, khối lượng cốt thép sử dụng cho toàn bộ công trình là 77.8 tấn
Chương trình có ưu điểm nổi bật là khả năng tự động cập nhật các tính toán khối lượng thép và bê tông khi có sự thay đổi về kích thước.
Chương trình tổng kết giúp đơn vị thi công xác định chính xác giá thành công trình cần thiết, đồng thời giảm thiểu các thiếu sót do bỏ quên một số phần trong quá trình tính toán.
3-Thông tin tiến độ cập nhật lên chương trình Tekla
Kết quả tiến độ dự án chậm hơn dự kiến khoảng một tháng, với thời điểm kết thúc dự kiến vào ngày 10-09-2015, nhưng thực tế lại hoàn thành vào ngày 10-10-2015.
Dự tính thi công cọc ban đầu là khoảng 15 ngày, nhưng thực tế thời gian thi công kéo dài lên đến 32 ngày Đơn vị thi công đã dự kiến sử dụng cọc ép, tuy nhiên do gặp khó khăn trong quá trình thi công, họ đã phải chuyển sang sử dụng cọc khoan nhồi.
Thời gian đóng copha và cốt thép thường bị dự tính sai lệch so với thực tế vài ngày, nguyên nhân chủ yếu là do đơn vị thi công phải điều chuyển bớt công nhân sang thực hiện các công trình khác.
Ngoài ra trời mưa cũng ảnh hưởng đến tiến độ chung của dự án
Đơn vị thi công cần cập nhật tiến độ công việc thường xuyên để nắm rõ mức độ chậm trễ so với kế hoạch Việc này giúp họ có thể thực hiện các điều chỉnh kịp thời và hợp lý nhằm đảm bảo tiến độ dự án.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
TEKLA STRUCTURES là phần mềm hàng đầu trong lĩnh vực Building Information Modeling (BIM), cho phép tạo và quản lý mô hình 3D chi tiết và chính xác cho mọi loại vật liệu Mô hình TEKLA được ứng dụng xuyên suốt quá trình xây dựng, từ giai đoạn thiết kế ý tưởng đến gia công, lắp dựng và quản lý dự án.
Nghiên cứu này giúp hiểu rõ quá trình xây dựng và các yếu tố ảnh hưởng đến công trình, từ đó xác định giá thành và thời gian xây dựng Điều này cũng góp phần tối ưu hóa việc ứng dụng chương trình vào thực tế một cách hiệu quả hơn.
Việc ứng dụng Tekla trong tính toán bê tông và cốt thép mang lại lợi ích lớn cho nhà đầu tư, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng Ngoài ra, Tekla cũng hỗ trợ việc chuyển đổi dễ dàng từ bản vẽ 3D sang bản vẽ 2D, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thiết kế và thi công.
Kết quả sau khi hoàn thành sẽ hỗ trợ quản lý và điều chỉnh tiến độ thi công nhà phố cũng như nhà cao tầng Phần mềm Tekla giúp ứng dụng quản lý thi công hiệu quả hơn, cho phép mô phỏng các công trình và đưa ra nhiều phương án thi công, từ đó giảm thiểu sự cố giữa kết cấu và kiến trúc, tiết kiệm chi phí Các đơn vị thi công vừa và nhỏ có thể tiết kiệm thời gian và nhân lực, đẩy nhanh tiến độ, tăng lợi nhuận và tạo uy tín, đồng thời giúp chủ đầu tư tiết kiệm chi phí.
Mặc dù phần mềm Tekla đã có những cải tiến, nhưng vẫn còn một số khuyết điểm chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu ngày càng cao của con người trong bối cảnh xã hội phát triển Các phiên bản trước, như Tekla V.18 và các phiên bản trước đó, thiếu tính năng về bê tông, dẫn đến việc ứng dụng hạn chế, chủ yếu chỉ tập trung vào nhà thép tiền chế Gần đây, Tekla đã tích hợp thêm Tekla Structures Concrete, giúp cải thiện khả năng quản lý và ứng dụng phần mềm trong lĩnh vực xây dựng.
