Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình phát triển đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng cùng với mức sống và nhu cầu của cư dân ngày càng tăng đã đặt ra đòi hỏi cấp thiết về các không gian ở tiện nghi, hiện đại và tập trung. Xu hướng quy hoạch phát triển bền vững yêu cầu đầu tư xây dựng các tổ hợp chung cư cao tầng nhằm thay thế các khu nhà ở thấp tầng, khu dân cư đã xuống cấp, từ đó chỉnh trang diện mạo đô thị và tối ưu hóa quỹ đất. Dự án "Melody Tân Phú Apartment" được nghiên cứu thiết kế kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở thực tế tại địa phương, đồng thời tạo điểm nhấn kiến trúc hài hòa với hạ tầng giao thông và dịch vụ công cộng trong khu vực quận Tân Phú.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp được xác định cụ thể theo các mục tiêu sau:

  1. Thể hiện lại toàn bộ hệ thống bản vẽ kiến trúc công trình theo phương án kiến trúc mới (đã điều chỉnh kích thước theo hướng dẫn của giảng viên).
  2. Tính toán và thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình theo phương án sàn phẳng bê tông cốt thép không dầm.
  3. Tính toán và thiết kế chi tiết kết cấu cầu thang bộ dạng bản hai vế.
  4. Xây dựng mô hình không gian, phân tích nội lực và thiết kế hệ kết cấu khung - vách chịu lực chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất).
  5. Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất nền từ hồ sơ địa chất và thiết kế phương án nền móng cọc khoan nhồi sâu cho các cụm móng điển hình và lõi thang máy.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình nhà ở cao tầng "Melody Tân Phú Apartment", bao gồm hệ sàn phẳng, cầu thang bộ, khung chịu lực (cột, dầm, vách cứng) và hệ móng cọc khoan nhồi.
  • Phạm vi không gian: Công trình được xây dựng trên khu đất bằng phẳng tại quận Tân Phú, TP. Hồ Chí Minh. Mặt bằng tầng hầm có kích thước $54{,}0\text{ m} \times 37{,}0\text{ m}$, diện tích chiếm đất xây dựng là $1.998\text{ m}^2$. Quy mô công trình gồm 17 tầng nổi (kể cả tầng mái) và 01 tầng hầm, chiều cao công trình tính từ cốt mặt đất tự nhiên ($-1{,}50\text{ m}$) lên đỉnh mái là $60{,}5\text{ m}$ (chiều cao hình học tính toán động lực học là $63{,}5\text{ m}$).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 15/01/2019 đến ngày 05/07/2019 thuộc khóa đào tạo 2014–2018 ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam để xác định tải trọng, tính toán nội lực và cấu tạo các cấu kiện bê tông cốt thép:

  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế (xác định tĩnh tải, hoạt tải sử dụng, phân vùng và áp lực gió).
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995 (xác định tần số dao động riêng, các dạng dao động và lực quán tính do gió động).
  • TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế (tính toán cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kiểm tra võng, nứt, chọc thủng sàn và đài móng).
  • TCVN 198:1997 / TCVN 198:2007: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối (xác định tỷ lệ diện tích vách, lõi cứng chịu tải).
  • Hướng dẫn cấu tạo kháng chấn theo tài liệu "Cấu tạo BTCT" của Bộ Xây dựng.

Về thông số vật liệu thiết kế:

  • Bê tông cấp độ bền B25 (tương đương mác M350): cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14{,}5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1{,}05\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 3{,}0 \times 10^4\text{ MPa}$, hệ số điều kiện làm việc $\gamma_b = 1{,}0$.
  • Cốt thép chịu lực nhóm A-III (C-III): cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$. Cốt thép đai và thép cấu tạo nhóm A-I/A-II.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và công cụ kỹ thuật:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa kết cấu 3D không gian, giải nội lực cấu kiện dưới tác động của các tổ hợp tải trọng tĩnh và động.
  • Phần mềm chuyên dụng:
    • CSI ETABS 2016 (v16.0): Mô hình hóa khung không gian tòa nhà; dầm mô hình bằng phần tử thanh (Frame), sàn và vách cứng mô hình bằng phần tử tấm vỏ (Shell); phân tích dao động riêng (Modal analysis) để trích xuất 12 dạng dao động, phục vụ tính toán gió động và phân tích nội lực cột, vách.
    • CSI SAFE (v16.0): Mô hình hóa sàn phẳng bê tông cốt thép, chia dải dầm quy ước (Column strip và Middle strip theo hai phương Layer A, Layer B) để trích xuất biểu đồ mô men, kiểm tra biến dạng võng đàn hồi và kiểm tra ứng suất chống chọc thủng tại các tiết diện vách, cột.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ thiết kế kiến trúc điều chỉnh và báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình tại khu đất xây dựng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công trình

Chương này tổng hợp các đặc tính quy hoạch, giải pháp kiến trúc và bố trí hệ thống hạ tầng kỹ thuật của công trình:

  • Quy mô và công năng: Công trình có diện tích xây dựng tầng hầm $1.998\text{ m}^2$, gồm 1 tầng hầm và 17 tầng nổi. Cốt $\pm 0{,}00\text{ m}$ tại mặt sàn tầng trệt; mặt đất tự nhiên tại $-1{,}50\text{ m}$; sàn tầng hầm tại $-3{,}00\text{ m}$. Chiều cao tổng thể từ cốt tự nhiên đến đỉnh mái đạt $60{,}5\text{ m}$.
  • Phân khu chức năng: Tầng hầm bố trí bãi đỗ xe ô tô, trạm biến áp cao thế - hạ thế, máy phát điện dự phòng, phòng quạt gió, trạm bơm nước sinh hoạt, trạm xử lý nước thải và bể nước ngầm. Tầng trệt và tầng 1 phục vụ mục đích thương mại dịch vụ siêu thị. Tầng kỹ thuật dành riêng cho hệ thống điều hòa không khí và thông tin liên lạc. Từ tầng 3 đến sân thượng bố trí các căn hộ chung cư khép kín.
  • Giao thông: Hệ thống giao thông ngang qua hành lang bao quanh lõi. Giao thông đứng gồm 01 thang bộ thoát hiểm và 03 thang máy tập trung tại lõi trung tâm (02 thang máy chở khách thông thường và 01 thang máy kích thước lớn chuyên dùng chở hàng kết hợp cấp cứu y tế).
  • Hạ tầng kỹ thuật: Cấp điện từ mạng lưới đô thị kết hợp trạm biến áp và máy phát điện dự phòng tại tầng hầm; cấp nước bằng trạm bơm tự động từ bể ngầm qua hệ thống ống kỹ thuật (gen chính); thông gió tự nhiên qua các ban công kết hợp máy điều hòa nhiệt độ; PCCC bằng tường ngăn gạch rỗng cách âm cách nhiệt, hộp khí CO2 dọc hành lang, 3 thang bộ thoát hiểm và bể nước cứu hỏa trên mái; hệ thống thu lôi chủ động Dynasphere tại đỉnh mái kèm dây tiếp địa bằng đồng; ống gen xả rác theo trục đứng dẫn xuống buồng rác kín tại tầng hầm.

Chương 2: Sàn tầng điển hình

Chương 2 trình bày toàn bộ quá trình xác lập phương án, phân tích tải trọng, kiểm tra trạng thái giới hạn và bố trí cốt thép cho sàn tầng điển hình:

  • Phương án kết cấu: Lựa chọn kết cấu sàn phẳng bê tông cốt thép đổ toàn khối không dầm, không sử dụng mũ cột. Chiều dày sàn được lựa chọn sơ bộ theo điều kiện độ võng và độ cứng: $$h_b = \left(\frac{1}{35} \div \frac{1}{32}\right) L_{max} = \left(\frac{1}{35} \div \frac{1}{32}\right) \times 9000\text{ mm} \rightarrow 257 \div 281\text{ mm}$$ Tác giả chọn chiều dày danh định $h_b = 260\text{ mm}$. Chiều dày làm việc hữu ích $h_0 = 260 - 25 = 235\text{ mm}$.
  • Tải trọng tác dụng:
    • Tĩnh tải hoàn thiện sàn điển hình: $1{,}659\text{ kN/m}^2$; trọng lượng bản thân sàn bê tông dày $260\text{ mm}$ là $6{,}468\text{ kN/m}^2$; tổng tĩnh tải tính toán đạt $7{,}2\text{ kN/m}^2$.
    • Tĩnh tải hoàn thiện sàn mái: sàn dày $150\text{ mm}$, tổng tĩnh tải tính toán đạt $5{,}8\text{ kN/m}^2$.
    • Tải trọng tường xây quy đổi phân bố đều trên sàn: tường dày $100\text{ mm}$ (tổng chiều dài $163{,}32\text{ m}$) quy đổi $q_{t10} = 0{,}952\text{ kN/m}^2$; tường dày $200\text{ mm}$ quy đổi $q_{t20} = 2{,}69\text{ kN/m}^2$.
    • Hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995: phòng khách, phòng ngủ, bếp đạt $1{,}95\text{ kN/m}^2$; ban công, lô gia đạt $2{,}8\text{ kN/m}^2$; sảnh, hành lang, cầu thang đạt $3{,}6\text{ kN/m}^2$; gara ô tô, siêu thị đạt $6{,}0\text{ kN/m}^2$; mái bằng bê tông cốt thép đạt $0{,}9\text{ kN/m}^2$.
  • Phân tích phần tử hữu hạn và kiểm tra biến dạng: Sử dụng phần mềm SAFE v16.0, chia sàn thành các dải Strip theo 2 phương X và Y gồm dải trên cột (Column strip, bề rộng $2{,}25\text{ m}$) và dải giữa nhịp (Middle strip).
    • Kiểm tra độ võng: Độ võng cực đại ghi nhận từ mô hình SAFE là $f = 0{,}553\text{ mm}$, nhỏ hơn giới hạn độ võng cho phép $[f] = L/300 = 9000/300 = 30\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2012.
    • Kiểm tra chống chọc thủng: Thực hiện tại vị trí mép vách có tải trọng tập trung lớn nhất ($W300\times 260$). Lực đâm thủng tính toán $F = 998{,}21\text{ kN} \le R_{bt} u_m h_0 = 1118{,}21\text{ kN}$ (với $R_{bt} = 1{,}05\text{ MPa}$, $u_m$ là chu vi tính toán), kết luận bản sàn đảm bảo khả năng chống chọc thủng mà không cần gia cường mũ cột.
  • Bố trí cốt thép: Cốt thép được bố trí theo các giá trị mô men ngoại lực lớn nhất tại nhịp và gối theo 2 phương: thép nhịp sử dụng $\Phi 10a200$ ($A_s = 393\text{ mm}^2$); thép gối chịu mô men âm lớn nhất tại các dải trên cột sử dụng $\Phi 12a140$ ($A_s = 808\text{ mm}^2$) và $\Phi 12a150$ ($A_s = 754\text{ mm}^2$).

Chương 3: Thiết kế cầu thang bộ

Nội dung chương tập trung vào thiết kế bộ phận kết cấu phụ trợ chịu lực gồm bản thang và dầm chiếu tới:

  • Quy cách hình học: Cầu thang dạng bản hai vế chịu lực, chiều dày bản thang chọn $h = 150\text{ mm}$. Bản chiếu nghỉ gối trực tiếp vào vách cứng BTCT của lõi thang nên không cần thiết kế dầm chiếu nghỉ. Mỗi vế gồm 12 bậc, kích thước mỗi bậc là rộng $b = 250\text{ mm}$, cao $h = 168\text{ mm}$, góc nghiêng bản thang $\alpha = \arctan(168/250) \approx 34^\circ$.
  • Tải trọng vế thang: Chiều dày tương đương của bậc gạch quy đổi $t_d = 69{,}6\text{ mm}$; chiều dày tương đương lớp đá mài gạch lót $t_d = 28{,}5\text{ mm}$. Hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn $p^{tc} = 3{,}0\text{ kN/m}^2$, hoạt tải tính toán $p^{tt} = 3{,}6\text{ kN/m}^2$. Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên vế nghiêng là $9{,}317\text{ kN/m}^2$, tác dụng lên chiếu nghỉ là $7{,}396\text{ kN/m}^2$.
  • Tính toán bản thang: Cắt dải bản rộng $1{,}0\text{ m}$, sơ đồ tính xét trường hợp một đầu ngàm và một đầu gối cố định trên phần mềm ETABS để lấy nội lực bất lợi nhất. Bê tông B25 ($R_b = 14{,}5\text{ MPa}$), thép A-III ($R_s = 365\text{ MPa}$), chiều cao làm việc $h_0 = 130\text{ mm}$.
  • Tính toán dầm thang: Kích thước tiết diện $b \times h = 20 \times 45\text{ cm}$, nhịp tính toán $L = 3{,}3\text{ m}$. Tải trọng tác dụng phân bố đều gồm phản lực vế thang ($q_1 = 83{,}54\text{ kN/m}$) và tải từ bản chiếu tới ($q_2$), tổng tải tính toán phân bố là $q = 83{,}54\text{ kN/m}$. Sơ đồ tính hai đầu ngàm vào vách cứng cho mô men gối $M_{goi} = qL^2/12 = 92{,}2\text{ kN.m}$, mô men nhịp $M_{nhip} = qL^2/24$, lực cắt lớn nhất tại gối $Q = qL/2 = 92{,}2\text{ kN}$.
  • Cốt đai dầm thang: Khả năng chịu cắt của riêng bê tông $Q_{bt} = \beta_3(1+\beta_n)R_{bt} b h_0 = 0{,}92\text{ kN} < Q_{max}$, bê tông không đủ khả năng chịu lực cắt. Tính toán cốt đai cho kết quả chọn đai $\Phi 8a100$ trong đoạn $L/4$ gần gối tựa (khả năng chịu cắt của bê tông và đai đạt $111{,}9\text{ kN} > Q_{max}$) và chọn đai cấu tạo $\Phi 8a250$ tại khu vực giữa dầm ($Q_{max} = 171{,}92\text{ kN}$).

Chương 4: Thiết kế khung

Chương 4 giải quyết bài toán phân tích tổng thể hệ kết cấu chịu lực của tòa nhà dưới tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang:

  • Sơ bộ tiết diện vách chịu lực: Vách bê tông cốt thép chọn chiều dày $b = 350\text{ mm}$, giữ nguyên tiết diện suốt chiều cao tầng theo TCVN 198:1997. Diện tích sàn tầng điển hình $F_{st} = 800{,}4\text{ m}^2$. Tổng diện tích mặt cắt ngang vách thiết kế đạt $F_{vc} = 15\text{ m}^2$, thỏa mãn điều kiện diện tích vách tối thiểu $F_{vl} = 0{,}015 \times F_{st} = 12\text{ m}^2$.
  • Tải trọng gió tĩnh: Áp dụng TCVN 2737:1995 cho địa điểm xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh thuộc phân vùng áp lực gió II-A với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$ ($83\text{ daN/m}^2$), hệ số tin cậy $\gamma = 1{,}2$. Tải trọng gió tĩnh được tính toán và gán vào tâm hình học từng tầng theo hai phương trục X (mặt A-F, bề rộng đón gió $L_y$) và trục Y (mặt 1-4, bề rộng đón gió $L_x$).
  • Tải trọng gió động: Do công trình có chiều cao $63{,}5\text{ m} > 40\text{ m}$, thành phần động của tải trọng gió được tính toán bắt buộc theo TCXD 229:1999.
    • Khai báo khối lượng tập trung sàn (Mass Source) trong ETABS gồm toàn bộ tĩnh tải và $50%$ hoạt tải (hệ số chiết giảm hoạt tải $0{,}5$).
    • Phân tích dao động riêng 12 Mode bằng ETABS: Tần số dao động giới hạn $f_L = 1{,}3\text{ Hz}$ (đối với kết cấu BTCT có độ giảm loga $\delta = 0{,}3$). Mode 1 có chu kỳ dao động $T = 2{,}432\text{ s}$ ($2{,}7387\text{ s}$ theo trục dao động), Mode 3 có tần số $f = 0{,}3\text{ Hz}$, sang Mode 4 có tần số $f > 1{,}3\text{ Hz}$. Do đó, việc tính toán gió động chỉ cần xét cho 3 dạng dao động cơ bản đầu tiên thỏa mãn điều kiện $f_s \le f_L$.
    • Xác định hệ số tương quan không gian $\nu$, hệ số động lực $\xi$ và tính toán giá trị lực gió động tập trung gán vào từng cao trình sàn.
  • Thiết kế cấu kiện: Tiến hành tổ hợp các trường hợp tải trọng, kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình và chuyển vị lệch tầng, từ đó tính toán cốt thép dọc và cốt thép đai cho các cột điển hình (cột C15 trục 1, trục A) và hệ vách lõi cứng.

Chương 5: Thiết kế móng

Chương 5 trình bày thiết kế nền móng sâu chịu lực cho toàn bộ tòa nhà:

  • Phương án móng: Dựa trên báo cáo khảo sát địa chất công trình, giải pháp móng cọc khoan nhồi được lựa chọn nhằm truyền tải trọng tập trung lớn xuống các tầng đất chịu lực tốt bên dưới.
  • Các móng điển hình được thiết kế: Móng M1 (chân cột C4), M2 (chân cột C5), M3, M4 và móng lõi thang máy (M-TM).
  • Quy trình tính toán và kiểm tra cho từng móng:
    • Xác định nội lực chân cột và tổ hợp tải trọng tính toán cũng như tiêu chuẩn tác dụng lên đáy đài.
    • Kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng lên đầu cọc: xác định phản lực cọc lớn nhất ($P_{max}$), nhỏ nhất ($P_{min}$) và trung bình ($P_{tb}$), so sánh với sức chịu tải cho phép của cọc đơn ($[P]$).
    • Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo nhóm có xét đến hệ số làm việc đồng thời của cọc.
    • Kiểm tra áp lực đất nền tại đáy khối móng quy ước dưới tác dụng của mũi cọc: so sánh ứng suất tiêu chuẩn trung bình $p_{tb} \le R_{tc}$ và ứng suất cực đại $p_{max} \le 1{,}2 R_{tc}$.
    • Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài móng theo tháp chọc thủng do lực nén chân cột và phản lực của các cọc biên gây ra.
    • Tính toán độ lún của nhóm cọc theo phương pháp cộng lún từng lớp trong phạm vi chiều dày lớp đất chịu nén, so sánh với độ lún giới hạn cho phép.
    • Xác định biểu đồ mô men uốn tại các tiết diện ngàm ở mép cột/lõi và tính toán diện tích cốt thép chịu uốn đáy đài theo hai phương.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng thiết kế kỹ thuật cho công trình Melody Tân Phú Apartment với các kết quả định lượng cụ thể:

Hạng mục cấu kiện Thông số hình học chính Tải trọng / Điều kiện kiểm tra chính Kết quả tính toán & Bố trí cốt thép
Sàn tầng điển hình Chiều dày $h_b = 260\text{ mm}$, $h_0 = 235\text{ mm}$ Tổng tĩnh tải $7{,}2\text{ kN/m}^2$, hoạt tải $1{,}95 \div 6{,}0\text{ kN/m}^2$ Võng $f = 0{,}553\text{ mm} \le 30\text{ mm}$; Chống chọc thủng $F = 998{,}21\text{ kN} \le 1118{,}21\text{ kN}$; Thép gối lớn nhất $\Phi 12a140$, $\Phi 12a150$; Thép nhịp $\Phi 10a200$
Cầu thang bộ Bản dày $150\text{ mm}$, 12 bậc/vế ($250 \times 168\text{ mm}$) Tải vế thang $9{,}317\text{ kN/m}^2$, hoạt tải $3{,}6\text{ kN/m}^2$ Bản thang làm việc 1 đầu ngàm 1 đầu khớp; Dầm thang $200 \times 450\text{ mm}$, đai gối $\Phi 8a100$, đai nhịp $\Phi 8a250$
Vách chịu lực Chiều dày $b = 350\text{ mm}$ suốt chiều cao Tổng diện tích $F_{vc} = 15\text{ m}^2$ Thỏa mãn $F_{vc} > F_{vl} = 12\text{ m}^2$ ($1{,}5%$ diện tích sàn $800{,}4\text{ m}^2$) theo TCVN 198:1997
Gió động (ETABS) Chiều cao $63{,}5\text{ m}$, xét 12 mode Tần số giới hạn $f_L = 1{,}3\text{ Hz}$ 3 mode đầu thỏa $f_s \le f_L$ (Mode 1 $T = 2{,}432\text{ s}$, Mode 3 $f = 0{,}3\text{ Hz}$, Mode 4 $f > 1{,}3\text{ Hz}$)
Hệ thống móng Cọc khoan nhồi sâu 5 cụm móng: M1 (C4), M2 (C5), M3, M4, M-TM Thỏa mãn điều kiện phản lực đầu cọc, áp lực đất đáy móng quy ước, chống xuyên thủng và độ lún giới hạn

Các đề xuất và đóng góp kỹ thuật chính của đồ án gồm:

  • Ứng dụng giải pháp kết cấu sàn phẳng không dầm, không mũ cột kết hợp vách cứng cho công trình nhà ở cao tầng 17 tầng, giúp tối ưu hóa chiều cao thông thủy các tầng, giảm thiểu độ phức tạp trong lắp đặt hệ thống đường ống kỹ thuật (MEP) và tăng tính linh hoạt khi bố trí không gian nội thất căn hộ.
  • Thiết lập quy trình tính toán động lực học công trình chịu tải trọng gió động kết hợp phần mềm ETABS và tiêu chuẩn TCXD 229:1999, sàng lọc chính xác số lượng mode dao động cần tính toán dựa trên tần số dao động riêng cơ bản.
  • Hoàn thiện trọn vẹn sản phẩm đồ án tốt nghiệp gồm: 01 tập thuyết minh tính toán chi tiết, 01 tập phụ lục xuất dữ liệu nội lực và 11 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (04 bản vẽ kiến trúc, 05 bản vẽ kết cấu khung - sàn, 02 bản vẽ nền móng).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Tác giả tự nhìn nhận khối lượng công việc thực hiện là rất lớn trong khi thời gian và năng lực cá nhân có giới hạn nên bài làm khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Về phạm vi kỹ thuật, đồ án chỉ tập trung tính toán thiết kế chi tiết cho các cấu kiện điển hình (sàn tầng điển hình, 01 cầu thang bộ, khung trục 1 và trục A, các đài móng đại diện M1 đến M4 và lõi thang máy), chưa thực hiện thiết kế chi tiết cho toàn bộ các trục khung và các ô sàn mái hoặc sàn chuyển kỹ thuật phức tạp. Đồ án cũng chưa mô phỏng chi tiết biện pháp thi công tầng hầm trong đô thị (như tường vây barette, hệ shoring) và biện pháp quan trắc lún thực tế.
  • Hướng phát triển tiếp: Đồ án có thể được mở rộng bằng cách nghiên cứu giải pháp sàn phẳng bê tông cốt thép ứng suất trước căng sau (sàn dầm cáp ứng lực) để mở rộng bước cột vượt nhịp lớn hơn và giảm thêm chiều dày bản sàn; phân tích chuyên sâu tương tác động lực học phi tuyến giữa kết cấu phần thân và nền đất (Soil-Structure Interaction) khi chịu tải trọng động đất lớn.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp "Melody Tân Phú Apartment" là tài liệu học thuật có giá trị thực tiễn đối với:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp đang chuẩn bị thực hiện đồ án tốt nghiệp nhà cao tầng hoặc đồ án môn học Bê tông cốt thép 2, Nền móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình dân dụng mới ra trường cần tài liệu tham khảo về quy trình thực hành thiết kế kết cấu nhà cao tầng theo hệ tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999, TCVN 5574:2012).
  • Các nội dung cụ thể đáng tham khảo nhất bao gồm: quy trình mô hình hóa và chia dải Strip tính sàn phẳng không dầm trên phần mềm SAFE v16 kèm bài toán kiểm tra chọc thủng; phương pháp trích xuất chu kỳ dao động riêng từ ETABS để tính toán tải trọng gió động theo TCXD 229:1999; và các bước kiểm tra khối móng quy ước, tính lún cho đài cọc khoan nhồi dưới lõi thang máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Melody Tân Phú Apartment có quy mô chiều cao và diện tích xây dựng cụ thể là bao nhiêu?
Công trình gồm 01 tầng hầm và 17 tầng nổi (kể cả tầng mái), diện tích chiếm đất xây dựng phần hầm là $1.998\text{ m}^2$ (kích thước mặt bằng hầm $54{,}0\text{ m} \times 37{,}0\text{ m}$). Chiều cao công trình từ mặt đất tự nhiên (cốt $-1{,}50\text{ m}$) đến đỉnh mái là $60{,}5\text{ m}$, cốt $\pm 0{,}00\text{ m}$ đặt tại mặt sàn tầng trệt. Chiều cao hình học công trình phục vụ tính toán gió động là $63{,}5\text{ m}$.

2. Chiều dày sàn tầng điển hình được chọn là bao nhiêu và căn cứ theo công thức nào?
Chiều dày sàn tầng điển hình được tính theo công thức sơ bộ: $$h_b = \left(\frac{1}{35} \div \frac{1}{32}\right) L_{max}$$ Với nhịp lớn nhất $L_{max} = 9000\text{ mm}$, khoảng giá trị thu được là $257 \div 281\text{ mm}$. Tác giả chọn chiều dày thiết kế là $h_b = 260\text{ mm}$.

3. Kết quả kiểm tra độ võng và chống chọc thủng của sàn tầng điển hình trong SAFE ra sao?
Kết quả phân tích từ phần mềm SAFE v16.0 cho thấy độ võng lớn nhất của bản sàn là $f = 0{,}553\text{ mm}$, nhỏ hơn nhiều so với độ võng cho phép $[f] = L/300 = 30\text{ mm}$. Tại vị trí liên kết với vách $W300\times 260$, lực gây chọc thủng tính toán $F = 998{,}21\text{ kN}$ nhỏ hơn khả năng chống chọc thủng của bê tông $R_{bt} u_m h_0 = 1118{,}21\text{ kN}$, do đó bản sàn đảm bảo an toàn chịu lực.

4. Vì sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và xét bao nhiêu mode dao động?
Theo tiêu chuẩn TCXD 229:1999, công trình có chiều cao $63{,}5\text{ m} > 40\text{ m}$ nên bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Với kết cấu bê tông cốt thép có tần số giới hạn $f_L = 1{,}3\text{ Hz}$, phân tích 12 mode dao động trong ETABS cho thấy Mode 1 ($T = 2{,}432\text{ s}$), Mode 3 ($f = 0{,}3\text{ Hz}$), còn Mode 4 có tần số $f > 1{,}3\text{ Hz}$. Do đó, tác giả chỉ cần tính toán gió động cho 3 dạng dao động cơ bản đầu tiên.

5. Giải pháp nền móng được sử dụng cho công trình là gì và gồm những móng đại diện nào?
Công trình sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi sâu đặt vào tầng địa chất tốt. Đồ án tiến hành tính toán và kiểm tra toàn diện (phản lực đầu cọc, sức chịu tải nhóm, khối móng quy ước, chọc thủng, tính lún và tính thép đài) cho 5 cụm móng điển hình gồm: móng M1 (cột C4), móng M2 (cột C5), móng M3, móng M4 và móng lõi thang máy (M-TM).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Melody Tân Phú Apartment" do sinh viên Hoàng Trung Kiên thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Minh Đức là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh và bài bản thuộc chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng. Tác giả đã giải quyết đồng bộ và chặt chẽ từ giải pháp kiến trúc tổng thể, tính toán kết cấu phần thân (sàn phẳng không dầm, cầu thang bộ, hệ khung vách chịu tải trọng tĩnh và động) cho đến hệ thống móng cọc khoan nhồi sâu. Các kết quả tính toán thông qua công cụ ETABS, SAFE và hệ thống tiêu chuẩn TCVN hiện hành đã chứng minh tính an toàn chịu lực, độ ổn định biến dạng của công trình, đóng góp một tài liệu tham khảo chi tiết cho công tác nghiên cứu và đào tạo kỹ thuật xây dựng.