Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tòa chung cư CCU01 Phước Long - ĐH Xây Dựng

Tổng hợp tài liệu đồ án tốt nghiệp lớp 63TH1 phần 2 với các nghiên cứu chuyên sâu, mô hình thực tiễn và giải pháp công nghệ thông tin tối ưu.

• Tác giả: Trương Anh Quân
• Người hướng dẫn: TS. Trần Việt Tâm
• Trường học: Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Tin học xây dựng
• Đề tài: Thiết kế chung cư CCU01 - Khu đô thị mới Phước Long - Hà Nội và xây dựng chương trình tính toán thiết kế mô hình thép dầm, cột
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế tòa chung cư CCU01 Phước Long

Thiết kế tòa chung cư CCU01 tại Phước Long, Hà Nội là đề tài đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phạm Huy Hưng. Dự án tập trung vào việc xây dựng chương trình tính toán mô hình thép dầm, cột cho tòa nhà chung cư cao tầng. Công trình có quy mô 10 tầng với diện tích sàn mỗi tầng khoảng 800 m², bao gồm 50 căn hộ và các tiện ích như sảnh chung, nhà để xe, hệ thống phòng cháy chữa cháy. Kết cấu chính sử dụng hệ khung thép chịu lực kết hợp với sàn bê tông cốt thép, đảm bảo độ bền vững và khả năng chống chịu tải trọng gió, động đất theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018. Việc áp dụng phần mềm ETABS và RDsuit giúp tối ưu hóa quá trình phân tích nội lực và thiết kế cấu kiện.

1.1. Đặc điểm kiến trúc và kết cấu công trình

Tòa chung cư CCU01 sở hữu thiết kế kiến trúc hiện đại với mặt bằng hình chữ nhật, chiều dài 45m và chiều rộng 18m. Hệ kết cấu khung thép được bố trí theo trục X1-X1 và Y1-Y1, đảm bảo khả năng chịu tải trọng đứng và ngang. Mặt đứng sử dụng hệ tường kính và tường chắn gió, kết hợp với hệ lam chắn nắng để giảm thiểu tác động của bức xạ nhiệt. Sàn nhà sử dụng bê tông cốt thép dày 120mm, có khả năng chống thấm và cách âm tốt. Hệ thống giao thông gồm 2 cầu thang bộ và 2 thang máy, đảm bảo lưu thông thuận tiện cho cư dân.

1.2. Quy trình thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng

Quy trình thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế như TCVN 5574:2018 (kết cấu thép), TCVN 5573:2011 (kết cấu bê tông), và TCXDVN 375:2006 (chống động đất). Các bước thiết kế bao gồm lựa chọn giải pháp kết cấu, xác định tải trọng, dựng mô hình phân tích nội lực, và thiết kế chi tiết cấu kiện. Phần mềm ETABS được sử dụng để mô hình hóa kết cấu, trong khi RDsuit hỗ trợ tính toán cốt thép cho dầm, cột. Việc kiểm tra độ bền, ổn định và khả năng chịu lửa của kết cấu cũng được thực hiện theo quy định.

II. Phân tích vấn đề trong thiết kế kết cấu tòa chung cư

Thiết kế kết cấu tòa chung cư CCU01 đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, bao gồm tải trọng gió lớn do vị trí tòa nhà nằm trong khu vực đô thị đông đúc, yêu cầu chống động đất cấp 7 theo bản đồ phân vùng động đất của Việt Nam. Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa chi phí vật liệu trong khi vẫn đảm bảo độ an toàn là bài toán khó đối với kỹ sư thiết kế. Hệ thống kết cấu khung thép phải chịu được tải trọng đứng từ sàn, tường và hoạt tải sử dụng, đồng thời chịu được tải trọng ngang từ gió và động đất. Ngoài ra, yêu cầu về chống cháy nổ cũng đòi hỏi hệ thống kết cấu phải đảm bảo khả năng chịu lửa tối thiểu 120 phút.

2.1. Tải trọng và tác động lên công trình

Tòa chung cư chịu nhiều loại tải trọng khác nhau, bao gồm tải trọng đứng (tĩnh tải, hoạt tải), tải trọng ngang (gió, động đất), và tải trọng đặc biệt (sự cố, va chạm). Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, tường xây, sàn, và các lớp hoàn thiện. Hoạt tải phụ thuộc vào chức năng sử dụng của từng tầng, như tải trọng phòng ngủ, phòng khách, hành lang. Tải trọng gió được tính toán theo TCVN 2737:1995, với tốc độ gió cơ sở tại Hà Nội là 25 m/s. Động đất được xem xét theo TCXDVN 375:2006, với hệ số gia tốc nền là 0,16g.

2.2. Yêu cầu chống cháy nổ và an toàn

Hệ thống kết cấu tòa chung cư phải đảm bảo khả năng chống cháy trong ít nhất 120 phút theo tiêu chuẩn TCVN 9381:2012. Điều này đòi hỏi việc lựa chọn vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao, như bê tông cốt thép với cường độ B30, thép nhóm CB500-V có giới hạn chảy 435 MPa. Hệ thống phòng cháy chữa cháy bao gồm hệ thống báo cháy tự động, đường ống cấp nước chữa cháy, và các cửa thoát hiểm được bố trí tại mỗi tầng. Khoảng cách từ bất kỳ căn hộ nào đến cửa thoát hiểm không vượt quá 25m, đảm bảo cư dân có thể sơ tán nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp.

III. Phương pháp thiết kế kết cấu khung thép tòa chung cư

Phương pháp thiết kế kết cấu tòa chung cư CCU01 dựa trên nguyên tắc phân tích phi tuyến tính, kết hợp giữa phương pháp phần tử hữu hạn và tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Đầu tiên, mô hình 3D của tòa nhà được dựng trong phần mềm ETABS, bao gồm tất cả các cấu kiện chính như dầm, cột, sàn, và vách. Sau đó, các trường hợp tải trọng được áp dụng, bao gồm tải trọng tĩnh, gió, động đất, và nhiệt độ. Phần mềm RDsuit được sử dụng để tính toán cốt thép cho các cấu kiện, đảm bảo khả năng chịu lực và ổn định. Cuối cùng, biểu đồ tương tác cho cột chịu nén lệch tâm được xây dựng để kiểm tra khả năng chịu tải của kết cấu.

3.1. Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu

Phần mềm ETABS là công cụ chính trong quá trình phân tích kết cấu tòa chung cư. Nó cho phép mô hình hóa toàn bộ tòa nhà, bao gồm hệ khung thép, sàn bê tông, và hệ thống tường. Các trường hợp tải trọng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 và TCXDVN 375:2006. Phần mềm cung cấp các kết quả phân tích nội lực, chuyển vị, và ứng suất cho từng cấu kiện, giúp kỹ sư đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu. Ngoài ra, ETABS còn hỗ trợ thiết kế cốt thép tự động dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế.

3.2. Tính toán cốt thép cho dầm và cột

Tính toán cốt thép cho dầm và cột dựa trên biểu đồ tương tác, được xây dựng bằng phần mềm RDsuit. Quá trình này bao gồm xác định kích thước tiết diện, lựa chọn vật liệu, và tính toán diện tích cốt thép cần thiết. Đối với cột, biểu đồ tương tác được xây dựng dựa trên các trường hợp tải trọng khác nhau, bao gồm nén đúng tâm, nén lệch tâm, và uốn. Đối với dầm, cốt thép dọc và cốt đai được tính toán dựa trên mô men uốn và lực cắt. Kết quả thiết kế phải đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện vượt quá tải trọng yêu cầu, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về độ bền, ổn định, và khả năng chịu lửa.

IV. Kết luận và ứng dụng trong thực tế xây dựng

Đồ án tốt nghiệp về thiết kế tòa chung cư CCU01 tại Phước Long đã hoàn thành việc xây dựng chương trình tính toán mô hình thép dầm, cột đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật và pháp lý. Kết quả thiết kế cho thấy khả năng chịu lực của kết cấu đảm bảo an toàn trong điều kiện tải trọng gió, động đất, và hoạt tải sử dụng. Việc áp dụng phần mềm ETABS và RDsuit đã tối ưu hóa quá trình phân tích và thiết kế, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí. Kết cấu khung thép kết hợp sàn bê tông cốt thép là giải pháp hiệu quả cho các tòa nhà chung cư cao tầng tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong thực tế xây dựng, góp phần nâng cao chất lượng công trình và an toàn cho cư dân.

4.1. Đánh giá hiệu quả giải pháp thiết kế

Giải pháp thiết kế tòa chung cư CCU01 sử dụng hệ khung thép kết hợp sàn bê tông cốt thép mang lại nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế. Khả năng chịu lực cao giúp tòa nhà vượt qua các điều kiện tải trọng khắc nghiệt, trong khi chi phí vật liệu được tối ưu hóa thông qua phân tích phi tuyến tính. Hệ thống phòng cháy chữa cháy và thoát hiểm đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn, đảm bảo cư dân có thể sơ tán nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp. Ngoài ra, thiết kế kiến trúc hiện đại với hệ thống tường kính và lam chắn nắng giúp giảm thiểu tác động của bức xạ nhiệt, nâng cao chất lượng sống cho cư dân.

4.2. Hướng phát triển và ứng dụng trong tương lai

Kết quả nghiên cứu từ đồ án có thể được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế các tòa nhà chung cư cao tầng tại Việt Nam. Việc áp dụng phần mềm phân tích kết cấu tiên tiến như ETABS và RDsuit giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quá trình thiết kế. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu có thể được mở rộng để nghiên cứu về khả năng chịu động đất của kết cấu, cũng như tối ưu hóa chi phí xây dựng thông qua việc sử dụng vật liệu thân thiện môi trường. Trong tương lai, các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tích hợp hệ thống thông minh vào tòa nhà, như hệ thống quản lý năng lượng và an ninh, nhằm nâng cao chất lượng sống cho cư dân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1. Tên công trình - Tên công trình:Chung Cư CCU01 – Lô CCU – Khu đô thị mới Phước Long. Địa điểm công trình - Địa điểm: Khu đô thị mới Phước Long, Quận Hà Đông, Thành phố Hà Nội.

Giới thiệu chung - Công trình chung cư CCU01 thuộc lô CCU nằm trong dự án Khu đô thị mới Phước Long tọa lạc ngay cửa ngõ quận Hà Đông thành phố Hà Nội với chủ đầu tư là Công ty Cổ phần Phát triển Nhà và Đô thị Nha Trang (HUD Nha Trang) - Công trình thể hiện tính ưu việt của một công trình hiện đại, vừa mang vẻ đẹp về kiến trúc, vừa đem lại sự thuận, đảm bảo về kinh tế khi đưa vào sử dụng. - Dự án Khu đô thị mới Phước Long nằm trong khuôn khổ dự án xây dựng đô thị kiểu mới của nhà nước với hệ thống hạ tầng xã hội đồng bộ (Bệnh viện, trường mầm non, trường tiểu học, trường trung học cơ sở, các trung tâm thương mại, chợ khu vực, trung tâm hành chính, trụ sở cơ quan, văn phòng cho thuê, công viên cây xanh, khu thể dục thể thao, bãi đỗ xe…) đáp ứng nhu cầu thiết yếu của một đô thị hiện đại. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật hoàn chỉnh (Đường giao thông, thoát nước mưa, thoát nước thải, hệ thống điện, nước, viễn thông, thông tin liên lạc, truyền hình cáp …) theo tiêu chí của một khu đô thị kiểu mẫu. Quy mô xây dựng công trình - Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích 3486.5 m2 - Cấp công trình: thuộc cấp 2.

- Tổng diện tích xây dựng: 1607.5 m2 - Mật độ sử dụng đất : 46 % - Công trình bao gồm 10 tầng nổi, một tầng tum và một tầng hầm để xe cùng các phòng kỹ thuật. - Chiều cao tầng hầm là 3.3m và các tầng còn lại cao 3. - Chiều cao toàn bộ công trình: 38. - Xung quanh công trình được bố trí hàng cây xanh đảm bảo cảnh quan môi trường hài hòa cho người dân sinh sống.

- Công trình được bố trí tiếp giáp với các khu biệt thự liền kề, chung cư cao tầng khác cùng thuộc dự án tại các hướng Bắc, Đông, Nam của tòa nhà. SVTH: Trương Anh Quân – MSSV: 1537063 – 63TH1 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài xây dựng: “Thiết kế tòa chung cư CCU01-Phước Long-Hà Nội” GVHD: TS. Trần Việt Tâm - Ngoài ra chung cư có thêm một bãi đỗ dành riêng cho xe phòng cháy chữa cháy với diện tích 90m2 ở hướng bắc của tòa nhà. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC 2.

Giải pháp mặt bằng - Công trình Nhà ở chung cư CCU01 được thiết kế phù hợp với yêu cầu sử dụng, đảm bảo yêu cầu về thông gió và chiếu sáng tự nhiên, đồng thời phải có sơ đồ chịu lực đối xứng, tập trung hệ thống kỹ thuật như nút giao thông đứng (thang máy, thang bộ), bố trí khu vệ sinh, bếp, đường ống cấp thoát nước, điện chiếu sáng, cáp điện thoại, cáp truyền hình, viễn thông, đường ống cấp nước chữa cháy, đường ống đổ rác, cấp ga. Công trình là một khối nhà cao tầng gồm 10 tầng nổi cùng với 1 tầng hầm và 1 tầng tum: - Tầng hầm : o Diện tích sàn 1882.4 m2 được sử dụng làm khu vực để xe, các phòng ban kỹ thuật. o Đường dốc lên xuống tầng hầm được thiết kế với độ dốc được bố trí dễ quan sát, thuận tiện về giao thông để cho người, các loại xe và phương tiện lên xuống được dễ dàng. o Do hiện nay số lượng người sử dụng phương tiện cá nhân ở các đô thị trung tâm là rất lớn nên việc kết hợp đưa tầng hầm vào các tòa nhà là việc làm cần thiết.

Tuy nhiên chi phí cho thi công xây dựng tầng hầm là khá cao vì vậy trong thiết kế tòa nhà chỉ tích hợp một tầng hầm với nhiệm vụ là nơi để xe đồng thời là nơi đặt hệ thống thiết bị kỹ thuật của tòa nhà trước khi đi vào các phòng chức năng. - Tầng 1: o Diện tích sàn 1607.5 m2 được thiết kế bao gồm cửa hàng dịch vụ thương mại, sảnh sinh hoạt cộng đồng của chung cư và là nơi dẫn lên các căn hộ tầng trên. - Tầng 2: o Diện tích sàn 1572.3 m2 bao gồm 16 căn hộ để ở và có mái hiên để che chắn cho các khu vực lối vào của tầng 1. - Tầng 3 đến tầng 10: o Diện tích sàn mỗi tầng là 1495.1 m2 là các căn hộ để ở, mỗi tầng có 16 căn hộ (6 căn hộ loại B1, 10 căn hộ loại B2), tổng số căn hộ là 128 căn.

o Căn hộ có 1 phòng khách , 2 phòng vệ sinh, 3 phòng ngủ với căn hộ loại B1, 2 phòng ngủ với căn hộ loại B2, 1 phòng bếp + ăn, 1 ban công. Các phòng đều được tính toán phù hợp với các điều kiện yêu SVTH: Trương Anh Quân – MSSV: 1537063 – 63TH1 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài xây dựng: “Thiết kế tòa chung cư CCU01-Phước Long-Hà Nội” GVHD: TS. Trần Việt Tâm cầu cao về tiêu chuẩn sử dụng và được bố trí theo dây chuyền công năng hợp lý, thuận tiện, đảm bảo sự cách ly về mặt bằng và không gian, đảm bảo tính riêng tư, vệ sinh, mỹ quan. o Diện tích trung bình mỗi căn hộ: 62 m2.

o Diện tích căn hộ lớn nhất: 87 m2. - Tầng mái: o Diện tích sàn 1495.1 m2 bao gồm các hệ thống thoát nước mưa bồn chứa nước. - Tầng tum: o Diện tích sàn 130 m2 bao gồm phòng kỹ thuật. Giải pháp mặt đứng - Tòa nhà có 1 tầng hầm cao 3m, tầng 1 cao 5.2m, từ tầng 2 đến tầng 10 mỗi tầng cao 3.

Toàn bộ khối nhà cao 38.3m tính từ cốt 0. - Mặt đứng phía trước, phía sau có sự thay đổi vị trí theo phương dọc mang tính đối xứng vừa tạo thêm không gian ở vừa tránh sự đơn điệu theo 1 chiều. Sự cách điệu ra vào của các khối nhà tạo nên kiến trúc phong phú cho công trình. - Tòa nhà thiết kế có 4 mặt lấy sáng, các căn hộ đều được bố trí cửa rộng đảm bảo nhu cầu chiếu sáng tự nhiên.

- Các logia, ban công đều có cửa ngoài bảo vệ tăng tính thẩm mỹ và an toàn cho ngôi nhà. Giải pháp kết cấu - Công trình xây dựng muốn đạt hiệu quả kinh tế thì điều đầu tiên là phải lựa chọn cho nó một sơ đồ kết cấu hợp lý. Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định cũng như yêu cầu về tính kinh tế. Để thỏa mãn các yêu cầu đó, các phương án kết cấu cho các bộ phận chính của công trình được đề xuất như sau: - Phần thân công trình: o Do công trình là nhà cao tầng với độ cao vừa phải, lại có bố trí thang máy ở vị trí khá cân xứng nên hệ kết cấu phù hợp là kết cấu khung chịu lực.

- Phần móng công trình: o Công trình có tải trọng tương đối lớn và nằm trong khu đô thị nên lựa chọn phương án móng cọc ép cho phần móng công trình. Cách lựa chọn các phương án trên sẽ được trình bày cụ thể hơn ở phần kết cấu. Giải pháp hệ thống giao thông trong công trình - Giao thông trên mặt bằng: SVTH: Trương Anh Quân – MSSV: 1537063 – 63TH1 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài xây dựng: “Thiết kế tòa chung cư CCU01-Phước Long-Hà Nội” GVHD: TS. Trần Việt Tâm o Giao thông theo phương ngang được đảm bảo nhờ hệ thống lối đi, hành lang trong và ngoài phòng.

Các hành lang được thiết kế rộng khoảng 1.6 m, đảm bảo vừa đủ rộng rãi cho người đi lại thoải mái. o Các hành lang nối với các nút giao thông theo phương đứng là cầu thang bộ và cầu thang máy. - Giao thông theo phương đứng: o Công trình có 2 thang máy phục vụ cho dân cư và 1 thang máy phục vụ vận chuyển hàng hóa được đặt tại trung tâm của công trình, đảm bảo thuận tiện cho giao thông giữa các căn hộ. o Đồng thời để đảm bảo an toàn khi có hỏa hoạn xảy ra và đề phòng thang máy hỏng hóc, công trình được bố trí thêm 2 thang bộ rộng 1.2 m nằm ở khu vực trung tâm của tòa nhà và cách nhau không quá 50m.

SVTH: Trương Anh Quân – MSSV: 1537063 – 63TH1 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài xây dựng: “Thiết kế tòa chung cư CCU01-Phước Long-Hà Nội” GVHD: TS. Trần Việt Tâm CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 3. Hệ thống điện - Nguồn điện cung cấp chính cho công trình được lấy từ lưới điện của thành phố.

Ngoài ra công trình có trạm biến áp riêng, máy phát điện dự phòng. - Toàn bộ các căn hộ đều có đường điện ngầm và bảng điện riêng. Đối với các phòng có thêm yêu cầu chiếu sáng đặc biệt thì được trang bị các thiết bị chiếu sáng cấp cao. - Trong công trình các thiết bị cần thiết phải sử dụng đến điện năng : o Các loại bóng đèn: Đèn huỳnh quang, đèn sợi tóc.

o Các loại quạt: Quạt trần, quạt treo tường, quạt thông gió. o Máy điều hoà cho khu thương mại và các căn hộ - Các bảng điện, ổ cắm, công tắc được bố trí ở những nơi thuận tiện, an toàn cho người sử dụng, phòng tránh hoả hoạn trong quá trình sử dụng. - Phương thức cấp điện: o Toàn công trình cần được bố trí một buồng phân phối điện ở vị trí thuận lợi cho việc đặt cáp điện ngoài vào và cáp điện cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện bên trong công trình. o Buồng phân phối này được bố trí ở phòng kỹ thuật.

o Từ trạm biến thế ngoài công trình cấp điện cho buồng phân phối trong công trình bằng cáp điện ngầm dưới đất. Từ buồng phân phối điện đến các tủ điện các tầng, các thiết bị phụ tải dùng cáp điện đặt ngầm trong tường hoặc trong sàn. o Trong buồng phân phối, bố trí các tủ điện phân phối riêng cho từng tầng của công trình, như vậy để dễ quản lí, theo dõi sự sử dụng điện trong công trình. o Bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị, phụ tải như: trạm bơm điện, cứu hoả tự động, thang máy.

SVTH: Trương Anh Quân – MSSV: 1537063 – 63TH1 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài xây dựng: “Thiết kế tòa chung cư CCU01-Phước Long-Hà Nội” GVHD: TS. Trần Việt Tâm o Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đường dây, từng khu vực, từng phòng sử dụng điện. Hệ thống chiếu sáng - Kết hợp chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo.