Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại Thành phố Hồ Chí Minh tạo ra áp lực lớn lên quỹ đất nội đô, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu nhà ở và các công trình phức hợp đa năng. Việc phát triển các tòa nhà chung cư cao tầng kết hợp trung tâm thương mại tại các khu vực ven trung tâm như Quận 7 là giải pháp phù hợp để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất, nâng cao điều kiện sống và hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật đô thị.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng (Civil Engineering) của sinh viên Nguyễn Đăng Khoa, dưới sự hướng dẫn của PGS. Lê Anh Thắng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (HCMUTE), tập trung giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế kỹ thuật cho công trình "Căn hộ cao cấp DANG KHOA" (Dang Khoa Luxury Apartment).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - thiết kế của đồ án được xác định cụ thể theo đề tài giao:

  1. Nhiệm vụ kiến trúc: Tổng hợp giải pháp mặt bằng, hình khối, mặt đứng, giao thông nội bộ và các hệ thống kỹ thuật công trình (cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy, chống sét, thông gió, chiếu sáng, thu gom rác).
  2. Nhiệm vụ phân tích tải trọng: Xác định đầy đủ các thành phần tải trọng tác động lên công trình cao tầng gồm tĩnh tải các lớp hoàn thiện, hoạt tải sử dụng theo công năng từng phòng, tải trọng gió (thành phần tĩnh và thành phần động theo chu kỳ dao động) và tác động động đất theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi.
  3. Nhiệm vụ thiết kế kết cấu phần thân: Xây dựng mô hình không gian 3D trên phần mềm ETABS; tính toán thiết kế cốt thép dầm, cột, vách cứng, lõi chịu lực và kiểm tra biểu đồ tương tác P-M; mô hình hóa và thiết kế cốt thép, kiểm tra võng, nứt sàn tầng điển hình trên phần mềm SAFE.
  4. Nhiệm vụ thiết kế cấu kiện phụ: Tính toán nội lực, bố trí cốt thép và kiểm tra điều kiện chịu cắt, nứt, võng cho cầu thang bộ và bể nước mái bê tông cốt thép.
  5. Nhiệm vụ thiết kế nền móng: Xử lý và thống kê số liệu địa chất từ các hố khoan khảo sát; tính toán sức chịu tải đơn cọc và nhóm cọc khoan nhồi theo vật liệu và đất nền (theo chỉ số SPT và chỉ tiêu cơ lý); tính toán nội lực và kiểm toán đài móng cọc (ứng suất đáy móng quy ước, lún, chọc thủng, uốn).
  6. Nhiệm vụ tổ chức thi công: Lập biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi sử dụng dung dịch giữ thành bentonite và hệ thiết bị khoan cần Kelly Bar; tính toán khối lượng, định mức nhân công và tiến độ thi công cọc.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng công trình: Tòa nhà phức hợp chung cư cao cấp kết hợp thương mại dịch vụ quy mô cấp II.
  • Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng tại địa chỉ số 675 Trần Xuân Soạn, Phường Tân Hưng, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình có diện tích mặt bằng xây dựng $50\text{ m} \times 30\text{ m} = 1500\text{ m}^2$, chiều cao $66,5\text{ m}$ (tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$), bao gồm 22 tầng (2 tầng hầm, 1 tầng trệt thương mại, 17 tầng căn hộ điển hình từ tầng 2 đến tầng 18, tầng sân thượng và tầng mái).
  • Phạm vi thời gian: Giao đề tài từ ngày 05/02/2023 và hoàn thành nộp đồ án ngày 22/06/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp phương pháp tính toán kết cấu phần tử hữu hạn và các mô hình cơ học lý thuyết:

  • Văn bản pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng:

    • Nghị định số 12/2009/NĐ-CP và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý dự án và quản lý chất lượng công trình xây dựng.
    • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động.
    • TCVN 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió cho công trình cao tầng.
    • TCXD 375:2006: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
    • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép theo hai trạng thái giới hạn (TTGH I - khả năng chịu lực; TTGH II - nứt và biến dạng).
    • Quy trình tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ số SPT theo công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản (AIJ 1988).

  • Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật:

    • Phương pháp mô hình hóa phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm ETABS để mô hình hóa toàn bộ kết cấu khung - lõi không gian 3D, phân tích dao động riêng (Modal Analysis), trích xuất các dạng dao động (modes), chu kỳ ($T$), tần số ($f$) và tỷ lệ khối lượng tham gia dao động (SumUX, SumUY, SumRZ).
    • Phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum): Phân tích tổ hợp tác động địa chấn phương ngang theo ba phương để xác định lực cắt đáy và chuyển vị các tầng.
    • Phương pháp phần tử Strip Base trong SAFE v16: Chia dải tính toán sàn theo phương X và phương Y (bề rộng dải 1m) để xác định nội lực mô men uốn, kiểm tra độ võng đàn hồi - từ biến dài hạn và bề rộng khe nứt của sàn bê tông cốt thép.
    • Phương pháp phân tích biểu đồ tương tác P-M: Kiểm tra khả năng chịu lực nén - uốn đồng thời của các tiết diện cột và vách lõi chịu lực (Pier Element).
    • Phương pháp thống kê xử lý số liệu địa chất: Đánh giá chỉ tiêu cơ lý mẫu đất từ các hố khoan khảo sát (BH7, BH8, BH9) để xác định các giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán.

  • Nguồn dữ liệu:

    • Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc tổng thể công trình DANG KHOA LUXURY APARTMENT.
    • Hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại khu vực Quận 7, TP.HCM do giảng viên hướng dẫn cung cấp.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1. Overview of Architecture Building (Tổng quan kiến trúc công trình)

Chương 1 trình bày tổng quan về mục tiêu đầu tư, công năng và các giải pháp kiến trúc của công trình tọa lạc tại số 675 Trần Xuân Soạn, P. Tân Hưng, Q.7, TP.HCM:

  • Quy mô và chiều cao: Công trình gồm 22 tầng, tổng chiều cao $66,5\text{ m}$ (tính từ $\pm 0.000\text{ m}$ không kể hầm). Chiều cao tầng hầm và tầng điển hình là $3,0\text{ m} - 3,5\text{ m}$, tầng trệt cao $3,5\text{ m}$, chiều cao thông thủy $\ge 3,5\text{ m}$.
  • Bố trí công năng: Diện tích xây dựng $1500\text{ m}^2$ ($50\text{ m} \times 30\text{ m}$). Hệ thống gồm 2 tầng hầm bố trí bãi đỗ xe; tầng trệt làm trung tâm thương mại; tầng 2 đến tầng 18 là các căn hộ cao cấp; tầng sân thượng làm sân tập thể dục và cảnh quan.
  • Giao thông và kỹ thuật: Giao thông đứng gồm 2 buồng thang bộ thoát hiểm và 4 thang máy đặt tại cụm lõi trung tâm. Các hệ thống phụ trợ gồm cấp điện $380\text{V}/220\text{V}$ 3 pha 50Hz, cấp nước sinh hoạt và chữa cháy từ bể nước mái, thoát nước mưa - nước thải qua bể tự hoại, chống sét chuyên dụng và hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị 4 bình bột $CO_2\text{ MFZ4}$ ($4\text{ kg}$) trên mỗi tầng.

Chapter 2. Overview of Building Structure (Tổng quan kết cấu công trình)

Chương 2 phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân, nền móng và sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:

  • Giải pháp kết cấu chịu lực: Chọn hệ kết cấu khung - lõi bê tông cốt thép toàn khối (Core Frame System). Khung cột chịu phần lớn tải trọng thẳng đứng, trong khi hệ vách cứng và lõi cứng trung tâm chịu tải trọng ngang (gió và động đất), giúp tăng cường độ cứng chống xoắn và hạn chế chuyển vị đỉnh.
  • Vật liệu sử dụng: Bê tông B40 ($R_b = 22\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,4\text{ MPa}$, $E_b = 36 \times 10^3\text{ MPa}$) cho kết cấu chịu lực chính (móng, cột, dầm, sàn, vách); bê tông B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$, $E_b = 32,5 \times 10^3\text{ MPa}$) cho kết cấu phụ (cầu thang, bể nước). Cốt thép dọc chịu lực dùng thép gân CB400-V ($R_{sc} = R_s = 350\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$) và thép đai/cấu tạo dùng thép trơn CB300-T ($R_{sc} = R_s = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$).
  • Sơ bộ kích thước cấu kiện: Chiều dày sàn hầm $300\text{ mm}$, sàn trệt $100\text{ mm}$, sàn điển hình $100\text{ mm}$ ($h_b = 100\text{ mm}$ với nhịp ô bản lớn nhất $L_1 = 5000\text{ mm}$, $L_2 = 10000\text{ mm}$). Dầm chính kích thước $300 \times 800\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 600\text{ mm}$. Chiều dày vách góc và vách lõi cứng là $300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện diện tích vách $\ge 1,5%$ diện tích sàn và bề dày $\ge 150\text{ mm}$).

Chapter 3. Load and Impact (Tải trọng và tác động)

Chương 3 tính toán chi tiết các tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải (Dead Load): Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo hoàn thiện cho sàn phòng ngủ/khách/bếp ($1,64\text{ kN/m}^2$), sàn vệ sinh ($1,77\text{ kN/m}^2$), sàn sân thượng ($2,122\text{ kN/m}^2$), sàn mái ($1,522\text{ kN/m}^2$). Trọng lượng tường xây $100\text{ mm}$ và $200\text{ mm}$ được quy đổi thành tải phân bố trên dầm và tải rải đều trên sàn.
  • Hoạt tải (Live Load): Phân chia thành phần dài hạn và ngắn hạn theo TCVN 2737:1995: khu vực phòng ngủ, phòng ăn, vệ sinh ($p^{tt} = 1,95\text{ kN/m}^2$); sảnh, hành lang, cầu thang bộ ($p^{tt} = 3,0\text{ kN/m}^2$); tầng hầm và đường dốc ramp ($p^{tt} = 5,0\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió: Công trình cao $66,5\text{ m} > 40\text{ m}$, thuộc Vùng áp lực gió II-A, địa hình dạng C tại Quận 7, TP.HCM ($W_0 = 83\text{ kG/m}^2 \approx 0,83\text{ kN/m}^2$, hệ số $m_t = 0,844$). Tác giả tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió theo hai phương X, Y dựa trên phân tích dao động riêng và công thức phụ lục A tiêu chuẩn TCVN 229:1999 (hệ số độ tin cậy $\gamma = 1,2$, hệ số điều chỉnh theo thời gian $\beta = 1,0$).
  • Tải trọng động đất: Thiết lập phổ phản ứng đàn hồi dạng thẳng đứng và nằm ngang theo TCXD 375:2006, tiến hành tổ hợp các thành phần tác động địa chấn theo các trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) và trạng thái giới hạn sử dụng (SLS).

Chapter 4. Typical Floor Design (Thiết kế sàn điển hình)

Chương 4 mô hình hóa và kiểm toán sàn tầng điển hình:

  • Sử dụng mô hình không gian 3D trên SAFE v16 kết hợp tải trọng tĩnh tải hoàn thiện, tải tường phân bố và hoạt tải sử dụng.
  • Phân chia dải strip bản sàn $1\text{ m}$ theo phương X và phương Y để xác định biểu đồ mô men uốn tại nhịp và gối.
  • Tính toán diện tích cốt thép sàn theo TTGH I; kiểm tra điều kiện hình thành và mở rộng khe nứt theo TCVN 5574:2018 kết hợp tổ hợp tải trọng SLS2, SLS3, SLS4, SLS5; kiểm toán độ võng dài hạn của bản sàn đảm bảo trong giới hạn cho phép $[f] \le L/200$.

Chapter 5. Frame Design (Thiết kế khung - vách kết cấu thân)

Chương 5 trích xuất nội lực từ mô hình ETABS và thiết kế cốt thép các cấu kiện thẳng đứng:

  • Thiết kế dầm: Xác định nội lực bao mô men và lực cắt, tính toán cốt thép dọc chịu kéo, cốt thép đai chịu cắt trong vùng tới hạn, chiều dài đoạn neo cốt thép và bố trí thép tại các nút giao dầm.
  • Thiết kế cột: Tính toán cốt thép dọc và cốt đai cho 3 nhóm cột điển hình: cột giữa C7 ($900 \times 900\text{ mm} \to 800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm}$), cột góc C4 ($800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm} \to 500 \times 500\text{ mm}$) và cột biên C3 ($800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm}$). Khả năng chịu lực của cột được kiểm tra thông qua biểu đồ tương tác P-M cho từng đoạn tầng.
  • Thiết kế vách và lõi cứng: Gán phần tử Pier (từ LOI_1 đến LOI_11), trích xuất lực dọc ($N$), mô men uốn ($M$) và lực cắt ($V$), tính toán bố trí cốt thép đứng, thép ngang theo TCXD 375:2006 và kiểm tra khả năng chịu lực bằng biểu đồ tương tác P-M.
  • Kiểm tra ổn định tổng thể: Kiểm toán chuyển vị đỉnh công trình, kiểm tra chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng (drift) do gió và động đất theo các tổ hợp tải trọng sử dụng (SLS2, SLS4, SLS18, SLS19).

Chapter 6. Geological Statistic (Thống kê địa chất công trình)

Chương 6 tiến hành xử lý thống kê mẫu đất từ 3 hố khoan khảo sát BH7, BH8, BH9:

  • Xác định hệ số biến động (Coefficient of variation), giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán cho các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất: dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong ($\varphi$), lực dính kết ($c$), mô đun biến dạng ($E_0$), hệ số rỗng ($e$) và chỉ số đập búa tiêu chuẩn SPT ($N$).

Chapter 7. Bored Pile (Thiết kế móng cọc khoan nhồi)

Chương 7 thực hiện tính toán thiết kế giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi:

  • Sức chịu tải đơn cọc: Tính toán sức chịu tải cực hạn ($R_u$) và sức chịu tải thiết kế ($R_a$) của cọc khoan nhồi theo cường độ vật liệu bê tông B40 và theo đất nền (dựa trên chỉ tiêu cơ lý và công thức SPT của Viện Kiến trúc Nhật Bản AIJ 1988).
  • Thiết kế đài móng: Phân tích các tổ hợp tải trọng chân cột truyền xuống đài cho các móng F1, F2, F3, F4; bố trí mạng lưới cọc; xác định góc ma sát trung bình $\varphi_i$, thể tích khối móng quy ước, kiểm tra ứng suất đáy móng quy ước ($\sigma_{max} \le 1,2 R$, $\sigma_{tb} \le R$, $\sigma_{min} > 0$), tính toán độ lún khối móng quy ước ($S \le [S]$); kiểm tra điều kiện cắt, đâm thủng đài cọc và tính toán diện tích cốt thép đài móng theo phương X, Y.

Chapter 8. Stairs Design (Thiết kế cầu thang bộ)

Chương 8 tính toán thiết kế bản thang bộ 2 vế dạng bê tông cốt thép toàn khối:

  • Xác định tải trọng tác dụng lên bản nghiêng, bản chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
  • Thiết lập 3 sơ đồ tính cơ học (khớp - khớp, ngàm - ngàm, khớp - gối di động) để so sánh phản lực và biểu đồ nội lực mô men, lực cắt.
  • Tính toán bố trí cốt thép chịu uốn dọc bản thang và kiểm tra khả năng chống cắt của bản thang.

Chapter 9. Water Tank (Thiết kế bể nước bê tông cốt thép)

Chương 9 tính toán kết cấu bể nước sinh hoạt và chữa cháy đặt tại tầng thượng/mái:

  • Xác định tĩnh tải và áp lực nước tác dụng lên nắp bể, bản đáy và thành bể; lập các tổ hợp tải trọng tính toán cho từng trường hợp chịu lực bất lợi nhất.
  • Tính toán diện tích cốt thép nắp, đáy, thành bể và dầm đỡ bể với cấp độ bền bê tông B30, cốt thép CB300-T; kiểm tra nứt và bề rộng khe nứt của bản đáy và thành bể đảm bảo độ chống thấm theo TCVN 5574:2018.

Chapter 10. Underground Construction (Biện pháp thi công công trình ngầm)

Chương 10 lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cọc khoan nhồi:

  • Công nghệ khoan cọc: Sử dụng máy khoan gầu xoay gắn cần Kelly Bar, giữ ổn định vách hố khoan bằng dung dịch Bentonite và ống vách thép (casing pipe).
  • Quy trình thi công: Định vị tim cọc $\to$ Hạ ống vách tạm $\to$ Khoan lấy đất tạo lỗ $\to$ Bơm dung dịch bentonite $\to$ Thổi rửa làm sạch đáy hố khoan bằng phương pháp khí nén (Air-lift) $\to$ Hạ lồng cốt thép $\to$ Đổ bê tông bằng ống đổ trẹm (Tremie pipe) $\to$ Rút ống vách và kiểm tra chất lượng cọc.
  • Định mức và tổ chức: Tính toán khối lượng đào, thể tích bentonite tiêu hao, thời gian thi công hoàn thành một cọc và bố trí định mức tổ đội công nhân cho 1 cọc/ca làm việc.

Thiết kế và kiểm toán kỹ thuật

Tổng hợp các thông số kỹ thuật, quy cách vật liệu và kích thước tiết diện cấu kiện chịu lực chính được thiết kế trong đồ án:

Hạng mục cấu kiện Quy cách / Kích thước tiết diện Vật liệu sử dụng Tiêu chuẩn & Phương pháp kiểm toán
Sàn tầng điển hình Chiều dày $h_b = 100\text{ mm}$ (Sàn hầm: $300\text{ mm}$) Bê tông B40, thép CB300-T / CB400-V TCVN 5574:2018, SAFE v16, kiểm tra võng $[f] \le L/200$, kiểm tra nứt SLS
Dầm chính (Frame Beam) Tiết diện $b \times h = 300 \times 800\text{ mm}$ Bê tông B40, thép CB400-V, đai CB300-T TCVN 5574:2018, ETABS, kiểm tra uốn, cắt vùng nút khung, đoạn neo cốt thép
Dầm phụ (Secondary Beam) Tiết diện $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$ Bê tông B40, thép CB400-V, đai CB300-T TCVN 5574:2018, uốn và cắt
Cột giữa (C7) $900 \times 900\text{ mm} \to 800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm}$ Bê tông B40, thép CB400-V, đai CB300-T Biểu đồ tương tác nén - uốn lệch tâm 2 phương (P-M Interaction Diagram)
Cột góc (C4) $800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm} \to 500 \times 500\text{ mm}$ Bê tông B40, thép CB400-V, đai CB300-T Biểu đồ tương tác P-M
Cột biên (C3) $800 \times 800\text{ mm} \to 700 \times 700\text{ mm} \to 600 \times 600\text{ mm}$ Bê tông B40, thép CB400-V, đai CB300-T Biểu đồ tương tác P-M
Vách lõi cứng (Pier LOI) Bề dày vách $b = 300\text{ mm}$ (lõi trung tâm & góc) Bê tông B40, thép CB400-V TCXD 375:2006, biểu đồ tương tác P-M phần tử Pier
Bể nước & Cầu thang Thành/đáy bể bê tông B30; bản thang cốt thép Bê tông B30, thép CB300-T, CB400-V TCVN 5574:2018, kiểm tra mở rộng khe nứt chống thấm nước
Móng cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi đường kính lớn cắm vào tầng chịu lực Bê tông B40, thép CB400-V, dung dịch Bentonite Công thức AIJ 1988 (SPT), kiểm toán lún khối móng quy ước, chọc thủng đài

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán kỹ thuật:
    • Xác lập đầy đủ các thông số động lực học công trình chịu tải trọng gió Vùng II-A ($W_0 = 83\text{ kG/m}^2$, địa hình C) và phổ gia tốc động đất theo TCXD 375:2006 cho tòa nhà cao $66,5\text{ m}$.
    • Tối ưu hóa kích thước tiết diện cột theo chiều cao công trình (giảm tiết diện từ $900 \times 900\text{ mm}$ ở các tầng chân đế xuống $600 \times 600\text{ mm}$ ở các tầng trên), đảm bảo hệ số chịu lực an toàn trên biểu đồ tương tác P-M và tiết kiệm khối lượng bê tông.
    • Kiểm toán chuyển vị đỉnh và chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng (drift) dưới tác động của gió và động đất thỏa mãn các giới hạn chuyển vị cho phép theo quy chuẩn hiện hành.
    • Thiết kế hoàn chỉnh phương án móng cọc khoan nhồi cho 4 dạng đài móng F1, F2, F3, F4, kiểm tra đầy đủ các điều kiện bền cắt, chống đâm thủng và độ lún giới hạn của khối móng quy ước.
  • Đóng góp của đồ án:
    • Tổng hợp quy trình thiết kế công trình nhà cao tầng từ khâu kiến trúc, phân tích tải trọng động lực học, tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 đến lập biện pháp thi công cọc khoan nhồi.
    • Ứng dụng hiệu quả các phần mềm chuyên ngành (ETABS, SAFE) trong việc giải quyết bài toán tương tác khung - vách không gian và tính toán sàn theo trạng thái giới hạn sử dụng (SLS).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đồ án tốt nghiệp giải quyết bài toán theo phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính và phổ phản ứng dao động theo tiêu chuẩn, chưa mô phỏng phi tuyến vật liệu hoặc phân tích lịch sử thời gian phi tuyến (Nonlinear Time History Analysis) khi công trình chịu tác động động đất mạnh. Quá trình tính toán móng chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời đất - kết cấu (Soil-Structure Interaction - SSI).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu áp dụng giải pháp sàn bê tông cốt thép dự ứng lực căng sau cho toàn bộ mặt bằng sàn để tăng khẩu độ nhịp dầm/sàn; nghiên cứu mô phỏng chi tiết biện pháp thi công tầng hầm bằng phương pháp Semi-Topdown hoặc Top-Down trong điều kiện công trình có 3 mặt tiếp giáp sát khu dân cư hiện hữu.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chi tiết cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng (Civil Engineering) trong quá trình thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép, Đồ án Nền móng và Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

  1. Quy trình khai báo và tính toán thành phần động của tải trọng gió cho nhà cao trên $40\text{ m}$ theo tiêu chuẩn TCVN 229:1999 trên mô hình ETABS.
  2. Phương pháp tính toán và bố trí cốt thép cho cấu kiện cột, vách lõi chịu lực kết hợp kiểm tra bằng biểu đồ tương tác P-M.
  3. Trình tự thiết kế, kiểm toán đài móng cọc khoan nhồi và quy trình tổ chức thi công cọc giữ thành bằng dung dịch bentonite.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình "DANG KHOA LUXURY APARTMENT" có quy mô, chiều cao và diện tích mặt bằng xây dựng như thế nào?
Công trình được xây dựng tại 675 Trần Xuân Soạn, P. Tân Hưng, Q.7, TP.HCM trên khu đất có diện tích mặt bằng xây dựng $1500\text{ m}^2$ ($50\text{ m} \times 30\text{ m}$). Tòa nhà có quy mô 22 tầng, tổng chiều cao $66,5\text{ m}$ (tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$ không kể hầm), bao gồm 2 tầng hầm đỗ xe, 1 tầng trệt thương mại, 17 tầng căn hộ cao cấp (từ tầng 2 đến tầng 18), tầng sân thượng và tầng mái.

2. Những cấp độ bền bê tông và nhóm cốt thép nào được lựa chọn trong đồ án?
Kết cấu chịu lực chính (móng, cột, dầm, sàn, vách) sử dụng bê tông cấp độ bền B40 ($R_b = 22\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,4\text{ MPa}$, $E_b = 36 \times 10^3\text{ MPa}$). Kết cấu phụ (bể nước, cầu thang) sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$, $E_b = 32,5 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép dọc chịu lực dùng thép gân CB400-V ($R_{sc} = R_s = 350\text{ MPa}$) và thép đai/bản sàn dùng thép trơn CB300-T ($R_{sc} = R_s = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$).

3. Vì sao công trình bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió?
Theo Mục 1.2 của tiêu chuẩn TCVN 229:1999, các công trình có chiều cao lớn hơn $40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thêm thành phần động của tải trọng gió. Do công trình Dang Khoa Luxury Apartment có chiều cao $66,5\text{ m} > 40\text{ m}$ (thuộc Vùng gió II-A, địa hình C tại Quận 7, TP.HCM với $W_0 = 83\text{ kG/m}^2$), tác giả phải kết hợp phân tích dao động riêng trên phần mềm ETABS để xác định tần số, dạng dao động và tính toán thành phần động theo Phụ lục A tiêu chuẩn TCVN 229:1999.

4. Hệ kết cấu chịu lực chính phần thân của công trình được lựa chọn theo giải pháp nào?
Công trình sử dụng hệ kết cấu khung - lõi bê tông cốt thép toàn khối (Core Frame System). Trong hệ thống này, hệ khung cột chịu tải trọng thẳng đứng chính, còn hệ thống vách cứng góc và lõi cứng trung tâm (bề dày $300\text{ mm}$) chịu tải trọng ngang (gió và động đất), giúp đảm bảo độ cứng tổng thể, hạn chế chuyển vị ngang và chuyển vị xoắn của tòa nhà.

5. Quy trình thi công cọc khoan nhồi trong đồ án sử dụng công nghệ và giải pháp kỹ thuật nào?
Công trình áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi sử dụng cần khoan gầu xoay Kelly Bar, giữ ổn định thành vách hố khoan bằng dung dịch Bentonite kết hợp hạ ống vách thép dẫn hướng (casing pipe). Đáy hố khoan được làm sạch bằng phương pháp thổi rửa khí nén (Air-lift) trước khi lắp lồng cốt thép và đổ bê tông bằng phương pháp ống đổ trẹm (Tremie).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Căn Hộ Cao Cấp DANG KHOA Tại Thành Phố Hồ Chí Minh" của sinh viên Nguyễn Đăng Khoa là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho dự án nhà cao tầng quy mô 22 tầng ($66,5\text{ m}$). Đề tài đã giải quyết bài bản từ phân tích kiến trúc, xác định tải trọng động lực học (gió động, động đất), mô hình hóa kết cấu khung - lõi trên phần mềm ETABS/SAFE theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 đến tính toán nền móng cọc khoan nhồi và biện pháp thi công ngầm. Hồ sơ tính toán cung cấp nguồn dữ liệu mẫu có tính ứng dụng cao cho công tác đào tạo kỹ sư xây dựng dân dụng và công nghiệp.