THIẾT KẾ GIẢI PHÁP KẾT CẤU BAO CHE CHO SÂN BÓNG ĐÁ
FUSTAL THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ.
Phương án 1: Diện tích đất hình chữ nhật: 120m x 80m
I. GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH
1. Đơi nét về cơng trình và phương án bố trí kiến trúc
- Cơng trình Sân bóng đá Futsal theo tiêu chuẩn Quốc tế trên mặt bằng hình chữ
nhật kích thước: 120m x 80m
- Với kích thước mặt bằng như trên, sinh viên bố trí mặt bằng chung cơng trình
như sau:
+ Kích thước chính cơng trình: 100m x 79m
+ Phía trước cơng trình lùi vào 15m, phía sau 5m so với 120m kích thước
mặt bằng (có thể làm bãi đỗ xe, sảnh đón, các cơng trình phụ trợ khác, ...)
+ Hai bên cơng trình lùi vào 0,5m mỗi bên so với 80m kích thước mặt
bằng ( đảm bảo việc thi cơng khi có cơng trình bên cạnh nếu có, … )
- Bên trong cơng trình sinh viên bố trí các kính thước và khẩu độ như sau:
+ Kích thước hệ bao che chính cơng trình và diện tích sử dụng bên trong:
90m x 68m
+ Bước cột 10m so với phương dọc, bố trí 2 cửa mỗi bên
+ Bước 10, 8, 12m so với phương ngang, bố trí một cử chính ở mỗi bên
+ Cột lùi vào 5,5m theo phương ngang, 5m theo phương dọc so với mặt
bằng chính của cơng trình ( tạo khơng gian hành lang đi lại, thốt hiểm, ...)
+ Cơng năng kích thước sử dụng bao gồm sân Futsal theo chuẩn Quốc tế
( sơ bộ 42m x 25m ), phần còn lại là khán đài và các cơng trình phụ trợ khác.
- Hệ mái là dàn không gian ( thõa mãn về kiến trúc), lợp vật liệu nhẹ, bố trí tấm
mái di động để lấy sáng khi cần thiết, hệ thống thoát nước, các thiết bị hỗ trợ nhà
thi đấu,…
- Cột, dầm là BTCT, hệ bao che chử dụng vật liệu nhẹ.


2. Bố trí kết cấu
2.1 Mặt đứng kết cấu

Hình 17: Mặt đứng kết cấu sân bóng đá Fustal
HCN
2.2 Mặt bằng kết cấu

Hình 18: Mặt bằng kết cấu sân bóng đá Fustal HCN
3. Sơ bộ kích thước tiết diện
3.1 Kích thước tiết diện dàn khơng gian
- Sơ bộ tiết diện thanh cánh thượng: thép ống hàn điện D80x6;
- Sơ bộ tiết diện thanh cánh hạ: thép ống hàn điện D60x6;
- Sơ bộ tiết diện thanh xiên: thép ống hàn điện D60x5;
- Sơ bộ tiết diện thanh đứng đỡ hệ mái: thép ống hàn điện D120x10;
- Sơ bộ tiết diện thanh chống đỡ hệ mái thừa: thép ống hàn điện D100x8;


3.2 Kích thước tiết diện cột, dầm
- Sơ bộ sử dụng cột bê tơng cốt thép có tiết diện
D1000x800mm
- Sơ bộ sử dụng dầm bê tơng cốt thép có tiết diện:
D600x300mm
3.3 Bố trí phương án
- Bố trí hệ dầm ở cao trình 6m; 12m ; 18m
- Hệ đỡ mái gồm 4 thanh hội tụ vào đỉnh cột
- Hệ mái bao gồm các cấu trúc có kích thước 2m x 2m x 1,5m
hợp lại với nhau, độ vòng trước f = 9m
4. Kết cấu chính và phụ
4.1 Kết cấu chịu lực chính của cơng trình
Bộ phận chịu lực chính của Cơng trình là Dàn mái khơng gian
với các thanh gần bằng nhau tạo thành cấu trúc tinh thể trong

mạng lưới thanh; hệ thanh chống liên kết với hê mái bằng các nút
cầu tạo thành gối đỡ đặt trên đỉnh cột và cột sẽ truyền tải xuống
móng.
- Kết cấu Dàn mái khơng gian: Có vai trị tiếp nhận các tải
trọng từ mái tác dụng vào mạng lưới thanh ( các cấu trúc tinh
thể ) liên kết với nhau bằng các nút cầu.
- Kết cấu đỡ Hệ mái: Những thanh chống dọc sẽ liên kết với hệ
mái thông qua các nút cầu của hệ, chúng tiếp nhận tải trọng
từ Hệ mái và truyền lên đỉnh cột.
- Cột: Cột bê tông cốt thép chịu tải trọng từ các thanh chống
của Kết cấu đỡ Hệ mái hội tụ tại đỉnh cột và truyền xuống
móng.
- Kết cấu móng: Móng tại chân cột là liên kết ngàm giữ ổn định
cho cơng trình

Cấu trúc tinh thể ( 2m x 2m x1,5m)


Nút cầu điển hình và hình ảnh thực tế

Hệ đỡ mái điển hình

Một số hình ảnh thực tế
4.2 Kết cấu chịu lực phụ của cơng trình
- Bao gồm: Dầm BTCT, các thanh chống phụ cho Hệ mái.
- Dầm: Giữ ổn định cho cột theo phương dọc nhà, phương
ngang nhà cùng với cột tạo thành hệ khung ổn định, đồng
thời chúng chịu tải trọng từ các hệ bao che để truyền về cột.



- Hệ chống phụ: Chịu một phần tải trọng từ Conxon mái đưa ra
ngoài
II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
Xác định và tính tốn dựa theo TCVN 2737-1995
1. Tĩnh tải
a. Trọng lượng mái tole, xà gồ, các thiết bị chiếu sáng, mái che di động
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: g m  50 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1, 05

- Tải trọng tính tốn: g m  n �g m  1, 05 �50  52,5 daN m
b. Trọng lượng hệ bao che xung quanh sân bóng đá Fustal
tt

tc

2

tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: gbc  15 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1, 05

- Tải trọng tính tốn:

tt
tc
g gm
 n �g gm

 1, 05 �15  15, 75 daN m 2

* Khi nhập gán tĩnh tải vào SAP2000, ta sẽ chọn 1 Combo gồm:
Dead Load và Tải hoàn thiện
Combo: TT = Dead Load + Tải hồn thiện
- Tải hồn thiện là phần tải tính tốn tác dụng lên khung


Mơ hình Tĩnh tải
2. Hoạt tải sữa chữa
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: p  30 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1.05
tt
tc
2
- Tải trọng tính tốn: p  n �p  1, 05 �30  31,5 daN m

Mơ hình Hoạt tải
3. Tải trọng gió
Theo TCVN 2737-1995, cơng trình có chiều cao H < 40m khơng kể đến
thành phần gió động, thành phần tĩnh được xác định như sau:

q  n �W0 �k �c

(daN/m2);

*Trong đó:
- q: là áp lực gió phân bố đều trên mét dài khung



- Wo : là áp lực gió tiêu chuẩn, Wo = 83 daN/m2
( Gió thuộc địa hình B, vùng áp lực gió IIA )
- n = 1,2 là hệ số vượt tải
- c: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu
- k: là hệ số phụ thuộc vào sự thay đổi độ cao

3.1 Tính tải trọng gió theo phương Y ( dọc cơng trình )


Mặt đón gió :

- Dựa vào sơ đồ 2 TCVN 2737-1995, ta tra được hệ số khí động của mặt đón gió
Ce = + 0,8.

Với H = 20 m (thiên về an toàn, ta lấy điểm cao nhất của hệ bao che ở cao trình
+20.000m để tính) => Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực k = 1,13
Vị trí

k

c

qtt (daN/m2)

8=>9

1,13


+ 0,8

90,04

 Gió và các mặt bên


- Với H = 20 m => Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực k = 1,13
- Với các tỉ số:
o h1 / l = 15 / 68 = 0,22
o b / l = 100 / 68 = 1,47
=>
0,4

Hệ số khí động cho các mặt bên và mặt khuất gió là C e3 = -

Vị trí

k

c

qtt (daN/m2)

8,9

1,13

-0,4


-45,02

1,2

1,13

-0,4

-45,02

6,7

1,13

-0,4

-45,02

3.2 Tính tải trọng gió theo phương X ( ngang cơng trình )
- Dựa vào sơ đồ 5 TCVN 2737-1995, ta tra được hệ số khí động của mặt đón gió
Ce = + 0,8 ; Ce3 = - 0,4 như sơ đồ 2.
- Với đoạn Ce2 ( đoạn 34 ) lấy tại cao trình h + 0,7f = 21,3 m

- Với các tỉ số:
o h1 / l = 8,7 / 68 = 0,13 ( với h = h1 + 0,7f )
o f / l = 9 / 68 = 0,13
=>

Hệ số khí động lấy đơn giản là Ce1= + 0,1 ; Ce2= - 0,8 ; Ce3= - 0,4



Vị trí

k

c

qtt (daN/m2)

1,2

1,08

+0,8

86,05

2,3

1,14

+0,1

11,35

3,4

1,18

-0,8


-94,02

4,5

1,18

-0,8

-94,02

5,6

1,14

-0,5

-56,77

67

1,08

-0,4

-43,03

Mơ hình Gió X

Mơ hình Gió –X



Mơ hình Gió Y

Mơ hình Gió –Y
III. THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH
- Sử dụng phần mềm Sap2000 (file đính kèm)
IV. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU
1. Hệ dàn mái khơng gian: (D80x6 – D60x6 – D60x5)mm
- Cấu trúc tinh thể gồm các thanh gần bằng nhau, liên kết với
nhau bởi một góc cố định tạo thành Hệ mái khơng gian dạng vịm,
sinh viên lựa chọn phương án này bởi vì:
+ Hệ là một hệ bất biến hình bởi nhiều miếng cứng ( các cấu
trúc tinh thể ) liên kết với nhau tạo thành: tăng độ cứng cho mái,
nâng cao sự an toàn, giảm khả năng phá hoại đột ngột.
+ Số nút và số thanh được định hình, thuận tiện cho việc thi
cơng ( khuếch đại tại cơng trình và thi cơng bằng phương pháp cẩu
lắp).
+ Giảm kích thước và trọng lượng các tấm mái nhờ hệ ô lưới.


- Độ vòng trước của hệ f = 9m tạo thành hệ vòm đảm bảo khả
năng ổn định cũng như độ võng khi vượt nhịp lớn.
- Do các cấu trúc tinh thể đều nhau nên tải trọng tác dụng lên
hệ mái sẽ được truyền đều vào các thanh nên Kết cấu nhẹ hơn.
2. Hệ đỡ mái: (D120x10)mm
- Gồm 4 thanh liên kết vào các nút cầu của Hệ mái, chúng hợp
với nhau một góc khoảng 35 – 50o đảm bảo việc thanh chịu nén,
tránh khả năng gây uốn khi tải trọng lớn.
- Các thanh này hội tụ tại đỉnh cột thông qua liên kết truyền tải

trọng từ hệ mái về cột.
- Các thanh chống phụ bố trí để chịu một phần tải trọng từ phần
mái conxon đưa ra để đảm bảo ổn định.
3. Cột BTCT: ( D1000x800)mm
- Cột bố trí lùi vào trong khoảng 5,5m so với hệ mái để tạo ra
dạng conxon cho mái, giảm momen cho phần giữa hệ.
- Cột BTCT nhằm tăng khả năng chịu nén, chịu các tải trọng từ
hệ mái truyền xuống
4. Dầm BTCT: (D600x300)mm
- Chịu tải trọng từ hệ bao che, có thể là gió truyền vào
- Đảm bảo ổn định cho cột
5. Móng:
- Móng được xem là ngàm bởi

Biểu đồ momen Tĩnh tải M3-M3


Biểu đồ momen Tĩnh tải M2-M2

Biểu đồ momen Hoạt tải M3-M3

Biểu đồ momen Hoạt tải M2-M2


Biểu đồ momen Gió X M3-M3

Biểu đồ momen Gió X M2-M2

Biểu đồ momen Gió Y M3-M3



Biểu đồ momen Gió Y M2-M2

Biểu đồ lực dọc Tĩnh tải

Biểu đồ lực dọc Hoạt tải


Biểu đồ lực dọc Gió X

Biểu đồ lực dọc Gió Y

Phương án 2: Diện tích đất hình trịn, đường kính 100m
I. GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH


1. Đơi nét về cơng trình
- Cơng trình Sân bóng đá Futsal theo tiêu chuẩn Quốc tế trên mặt bằng hình
trịn đường kính 100m.
- Đường kính cơng trình là 90m; với 10m cịn lại bố trí hệ mái che, bãi đỗ xe,
quầy vé,…
- Chiều cao từ mặt đất đến đỉnh cơng trình là 20m.
- Hệ mái vịm phẳng với lỗ cửa trời 40m, với mục đích lấy sáng và thơng
thống. Bố trí thêm hệ mái che di động để phục vụ khi cần thiết.
- Bố trí hệ thống thốt nước cho mái bằng sân vận động, sử dụng vận liệu
chống thấm cho hệ mái tole.
2. Bố trí kết cấu
2.1 Mặt đứng kết cấu

Hình 17: Mặt đứng kết cấu sân bóng đá Fustal



2.2 Mặt bằng kết cấu

Hình 17: Mặt bằng kết cấu sân bóng đá Fustal
3. Sơ bộ kích thước tiết diện
3.1 Kích thước tiết diện dàn tam giác và dàn cong
- Sơ bộ tiết diện thanh cánh thượng: thép ống hàn điện
D121x3.5
- Sơ bộ tiết diện thanh cánh hạ: thép ống hàn điện D127x4
- Sơ bộ tiết diện thanh đứng, thanh xiên và thanh dàn phân
nhỏ: thép ống hàn điện D90x3.5
- Sơ bộ tiết diện thanh dàn cong: thép ống hàn điện D127x4
3.2 Kích thước tiết diện cột, dầm
- Sơ bộ sử dụng cột trịn bê tơng cốt thép có tiết diện D600mm:
- Sơ bộ sử dụng dầm bê tông cốt thép có tiết diện:
b �h  600mm �600mm;

3.3 Kích thước thanh giằng chữ thập và xà gồ
- Sơ bộ tiết diện thanh giằng xiên: sử dụng thép ống hàn điện
D90x3.5
- Sơ bộ tiết diện xà gồ: sử dụng thép hình [ tiết diện 80x40
4. Hệ giằng
4.1 Hệ giằng mái
Bố trí hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên:


- Bao gồm thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên.
Đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn. Tạo những
điểm cố kết không chuyển vị ra ngồi mặt phẳng uốn.

- Thanh giằng chữ thập bố trí cách khoảng với nhau.
4.2 Hệ giằng dàn cong: Theo phương dọc nhà, liên kết các khung ngang.
- Hệ giằng đảm bảo độ cứng dọc nhà và ổn định cho dàn cong liên kết khớp với
móng.
- Hệ giằng chữ thập chia nhỏ chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng của dàn
cong.
5. Kết cấu chính và phụ
5.1 Kết cấu chịu lực chính của cơng trình
Bộ phận chịu lực chính của Sân vận động là Dàn mái; cột, dàn cong chịu lực
truyền tải xuống móng.
- Kết cấu dàn mái: Có vai trị tiếp nhận các tải trọng từ mái
truyền xuống xột khung và dần cong của khung. Liên kết các
thanh trong dàn là liên kết cứng.
- Kết cấu dưới mái (cột và dàn cong): Có vai trị tiếp nhận tải
trọng từ dàn mái truyền xuống móng.
- Kết cấu móng: Liên kết của kết cấu dưới mái và móng là liên
kiết khớp.
5.2 Kết cấu chịu lực phụ của cơng trình
Bao gồm dầm xà gồ, thanh giằng chữ thập và hệ bao che của
cơng trình.
- Dầm: Giữ ổn định cho các cột, giúp các cột hoạt động một
cách bình thường.
Xà gồ: chịu tải trọng từ tấm tole lợp mái và truyền xuống dàn
mái.
- Các thanh giằng chữ thập: Tăng độ cứng cho cơng trình, tạo
các điểm cố kết làm giảm chiều dài tính tốn và tăng khả
năng ổn định cho cấu kiện, làm cho việc lắp dựng an toàn và
thuận lợi.
- Hệ bao che: gồm tole lợp mái được dập cán tạo múi sóng
nhằm tăng độ cứng và các tấm panel bao quanh sân vận

động được hàn trực tiếp vào cột khung.
II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
Xác định và tính tốn dựa theo TCVN 2737-1995
1. Tĩnh tải
a. Trọng lượng mái tole, xà gồ, các thiết bị chiếu sáng, mái che di động
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: g m  50 daN m


- Hệ số độ tin cậy: n  1, 05
tt
tc
2
- Tải trọng tính tốn: g m  n �g m  1, 05 �50  52,5 daN m
b. Trọng lượng hệ giằng mái
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: g gm  5 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1.05
tt
tc
2
- Tải trọng tính tốn: g gm  n �g gm  1, 05 �5  5, 25 daN m
- Tổng
tĩnh
tải
tác
dụng
lên


g g g
tt

tt
m

tt
gm

 52,5  5, 25  57, 75 daN m

mái:

2

c. Trọng lượng hệ bao che xung quanh sân bóng đá fustal
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: gbc  15 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1, 05

- Tải trọng tính tốn: g gm  n �g gm  1, 05 �15  15, 75 daN m
* Khi nhập gán tĩnh tải vào SAP2000, ta sẽ chọn 1 Combo gồm:
Dead Load và Tải hoàn thiện
Combo: TT = Dead Load + Tải hoàn thiện
Tải hoàn thiện là phần tải tính tốn tác dụng lên khung
tt

tc


Mơ hình Tĩnh tải

2


2. Hoạt tải sữa chữa
tc
2
- Tải trọng tiêu chuẩn: p  30 daN m
- Hệ số độ tin cậy: n  1.05
tt
tc
2
- Tải trọng tính tốn: p  n �p  1, 05 �30  31,5 daN m

Mơ hình Hoạt tải
3. Tải trọng gió
Nhịp SVĐ diện tích đất trịn đường kính d= L=90m:
- Cao trình +0.000m đến cao trình +6.640m khơng bố trí hệ bao che.
h1  H  6, 64  20  6, 64  13,36m
f  h1  13,36m

- Vùng áo lực gió IIA, dạng địa hình B.
- Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo TCVN 2737-1995:
q  n �W0 �k �c

(daN/m2);
 Trong đó:
- q: là áp lực gió phân bố đều trên mét dài khung



-

: là áp lực gió tiêu chuẩn, =83 (daN/)
n=1,2 là hệ số vượt tải
c: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu
k: là hệ số phụ thuộc vào sự thay đổi độ cao, dạng địa hình B

Theo TCVN 2737-1995, dựa vào sơ đồ 4 các mặt khuất gió (gió hút) Ce  0,5 , xác
định hệ số khí động Ce1 (gió đẩy) phụ thuộc vào giá trị:
f



f

L

13,36
�0,15; � C  0,15
e1
90

Ta có: L
Theo TCVN 2727-1995, dựa vào sơ đồ 2 hệ số khí động trên mái C e1, Ce2, với
  00 , phụ thuộc vào giá trị:
h1

Ta có:


L



h1

L
� Ce1  0, 75

13,36
�0.15; � C  0, 65
e2
90

Sơ đờ 2. Nhà có mái dốc hai phía:

Sơ đờ 4. Mái vòm kín úp sát đất:

- Với H = 20m (thiên về an toàn, ta lấy điểm cao nhất của khung hồi để tính)
=> Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực k = 1,13


 Tải trọng gió tác dụng vào cơng trình:
Vị trí

Cao độ (m)

q=n
(daN//)


Hệ Hệ số khí
số k động c

1

Từ +0.000 đến +6.640

1

x

2

Từ +6.640 đến +10.000

1

+0,15

1, 2 �83 ��
1 0,15  14,94

3

Từ +10.00 đến +20.000 1,13

+0,15

1, 2 �83 �1,13 �0,15  16,88


4

+20.000

1,13

-0,75

1, 2 �83 �1,13 �0, 75  84, 41

5

+20.000

1,13

-0,65

1, 2 �125 �1,13 �0,65  73,16

6

Từ +20.000 đến +10.00 1,13

-0,5

1, 2 �83 �1,13 �0,5  56, 27

7


Từ +10.000 đến +6.640 1

-0,5

1, 2 �83 ��
1 0, 5  49,80

8

Từ +6.640 đến +0.000

1

x

0

0


Mơ hình Gió trái

Mơ hình Gió phải
III. THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH
- Sử dụng phần mềm Sap2000 (file đính kèm)
IV. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU


- Sử dụng liên kết khớp cho dàn cong và cột với móng nhằm tăng khả năng ổn

định khi làm việc đồng thời, khiến cho tại vị trí liên kết của cột và dàn với
móng khơng có Momen chỉ có lực cắt và lực dọc. Momen chân cột sẽ tập
trung ở giữa cột và đầu dàn mái phân tán nội lực đảm bảo khả năng ổn định
cho cột và dàn.
- Sử dụng cột bê tông cốt thép nhằm tăng khả năng chịu nén cho cột.
- Khi kết cấu chịu tải trọng theo phương trọng lực (tĩnh tải và hoạt tải,…): với
kết cấu mái thì hệ dàn mái sẽ chịu tải trọng đầu tiên sau đó, cột và dàn cong
của khung và truyền xuống móng; với kết cấu dưới mái khi lực truyền xuống
thì tấm panel sẽ tiếp nhận lực đầu tiên sau đó truyền vào dàn cong và xuống
móng.

Momen TĨNH TẢI

Momen HOẠT TẢI