Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Cao ốc văn phòng REE Tower" được thực hiện bởi sinh viên Cao Phan Tạo, lớp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Khoa Xây dựng và Cơ học Ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Phương. Đề tài được giao ngày 01/05/2015 và hoàn thành vào ngày 07/01/2016.

Bối cảnh thực tế của đề tài xuất phát từ dự án Cao ốc văn phòng REE Tower tọa lạc tại số 9 đường Đoàn Văn Bơ, Phường 12, Quận 4, Thành phố Hồ Chí Minh, do Công ty Cổ phần Cơ Điện Lạnh REE làm chủ đầu tư. Trong thực tế thi công, dự án có quy mô 24 tầng lầu, 1 tầng mái và 3 tầng hầm (tổng diện tích 3 tầng hầm là 5.192 m², tổng diện tích sàn xây dựng toàn công trình là 31.000 m²). Tuy nhiên, đối với phạm vi đồ án tốt nghiệp, các thông số về kích thước và quy mô công trình đã được điều chỉnh lại theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn nhằm phù hợp với khối lượng tính toán học thuật: công trình gồm 2 tầng hầm, 16 tầng lầu, 1 tầng trệt, 1 tầng lửng, 2 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể theo các phần việc sau:

  1. Nhiệm vụ kiến trúc: Thể hiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình dựa trên quy mô điều chỉnh (thực hiện 05 bản vẽ khổ A1).
  2. Nhiệm vụ kết cấu:
    • Tính toán và thiết kế 02 phương án sàn cho tầng điển hình (gồm phương án sàn dầm bằng phương pháp bảng tra kết hợp phần mềm SAFE; phương án sàn phẳng/sàn nấm), đồng thời kiểm tra biến dạng trực tiếp bằng SAFE;
    • Tính toán và thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình sử dụng sơ đồ thanh 2D;
    • Tính toán và thiết kế bể nước mái sử dụng mô hình phần tử vỏ trong SAP2000;
    • Mô hình hóa không gian 3D, phân tích nội lực và thiết kế hệ khung chịu lực gồm khung trục 1 và khung trục C (có tích hợp mô hình cầu thang 3D vào hệ kết cấu chung) (thực hiện 12 bản vẽ khổ A1).
  3. Nhiệm vụ nền móng: Tổng hợp số liệu địa chất hố khoan hiện trường và thiết kế 01 phương án móng khả thi (móng cọc khoan nhồi) cho hệ cột và vách lõi thang máy (thực hiện 03 bản vẽ khổ A1).
  4. Hồ sơ hoàn thiện: 01 tập thuyết minh tính toán và 01 tập phụ lục đính kèm.

Đối tượng nghiên cứu là giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình cao ốc văn phòng. Phạm vi không gian nghiên cứu nằm trên khu đất quy hoạch có diện tích mặt bằng $2.050\text{ m}^2$, diện tích xây dựng tầng hầm là $2.050\text{ m}^2$, diện tích xây dựng khối tháp các tầng bên trên là $1.000\text{ m}^2$, tổng diện tích sàn xây dựng cho thuê đạt khoảng $26.000\text{ m}^2$. Chiều cao toàn bộ công trình tính từ cốt mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái là $89\text{ m}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp tiêu chuẩn quốc tế để làm cơ sở tính toán:

  • TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXDVN 356:2005 / TCXD 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXD 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCXD 195-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi.
  • TCXD 205-1998: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995.
  • TCXDVN 375:2006: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
  • TCXDVN 323-2004: Tiêu chuẩn thiết kế nhà ở cao tầng (áp dụng đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật).
  • Eurocode 2: Sử dụng các công thức tra cứu hệ số từ biến ($CR = 1.0$) và độ co ngót ($SH$) của bê tông khi xét biến dạng dài hạn.

Các giả thiết tính toán cơ bản cho nhà cao tầng được áp dụng bao gồm:

  • Mặt sàn được coi là tấm cứng tuyệt đối trong mặt phẳng ngang và liên kết ngàm với các cấu kiện thẳng đứng (cột, vách) ở cao trình sàn; bỏ qua biến dạng cong ngoài mặt phẳng sàn khi xét sự làm việc tổng thể của công trình.
  • Bỏ qua ảnh hưởng độ cứng uốn của sàn tầng này lên sàn các tầng lân cận.
  • Mọi thành phần trong hệ chịu lực trên cùng một tầng đều có chuyển vị ngang như nhau.
  • Cột và vách cứng được xem là ngàm cứng hoàn toàn tại mặt đài móng.
  • Bỏ qua biến dạng dọc trục của dầm và sàn.

Vật liệu kết cấu được lựa chọn đồng bộ:

  • Bê tông: Phần thân và phần móng sử dụng cấp độ bền B25, có trọng lượng riêng $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, 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 ban đầu $E_b = 30.000\text{ MPa}$ ($300.000\text{ daN/cm}^2$).
  • Cốt thép: Thép có đường kính $\phi < 10\text{ mm}$ dùng loại AI làm cốt thép phân bố, cốt đai ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, $E_s = 210.000\text{ MPa}$); thép $\phi \ge 10\text{ mm}$ dùng loại AII làm cốt đai, cốt gia cường ($R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$, $R_{sw} = 225\text{ MPa}$, $E_s = 210.000\text{ MPa}$); cốt thép dọc chịu lực trong cột, dầm, vách và móng dùng loại AIII ($R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, $R_{sw} = 290\text{ MPa}$, $E_s = 200.000\text{ MPa}$).
  • Vật liệu hoàn thiện: Gạch lát ceramic ($\gamma = 20\text{ kN/m}^3$), đá hoa cương ($\gamma = 24\text{ kN/m}^3$), vữa trát và vữa lót ($\gamma = 18\text{ kN/m}^3$).

Về phương pháp nghiên cứu, tác giả đối chiếu ba trường phái phân tích hệ chịu lực nhà cao tầng: mô hình liên tục thuần túy (giải phương trình vi phân bằng lý thuyết vỏ), mô hình rời rạc - liên tục (phương pháp siêu khối kết hợp sai phân) và mô hình rời rạc (phương pháp phần tử hữu hạn - FEM). Trong đó, phương pháp phần tử hữu hạn được lựa chọn chính thức với sự trợ giúp của hệ thống công cụ phần mềm:

  • ETABS v9: Phân tích dao động riêng, xác định chu kỳ, tần số và các mode dao động; giải bài toán phân tích động lực học kết cấu chịu tác động của tải trọng gió động và động đất; xuất nội lực khung không gian 3D.
  • SAFE v12: Mô hình hóa các dải strip theo hai phương X và Y, tính toán nội lực các ô bản sàn; phân tích phi tuyến nứt (Nonlinear Cracked) và biến dạng dài hạn (Nonlinear Longterm Cracked / State Analysis); phân tích nội lực và phản lực đầu cọc đài móng.
  • SAP2000: Mô hình hóa phần tử tấm vỏ và thanh để phân tích ứng suất, nội lực bản nắp, bản đáy, bản thành và hệ dầm của bể nước mái.
  • Phương pháp giải tích truyền thống: Sử dụng bảng tra ô bản đơn kê bốn cạnh (ô số 9) và các sơ đồ bản dầm một đầu ngàm một đầu khớp, hai đầu ngàm để tính tay, phục vụ việc đối chiếu với phần mềm số.
  • Microsoft Office 2010: Xử lý tổ hợp nội lực và bảng tính cốt thép.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kiến trúc

Chương này mô tả công năng, quy hoạch mặt bằng và các giải pháp kỹ thuật phụ trợ của tòa nhà văn phòng REE Tower.

  • Phân khu chức năng:
    • Tầng hầm 1 và 2: Bố trí bãi đỗ xe, các phòng kỹ thuật điện - nước, trạm biến áp, máy lạnh trung tâm, phòng bơm, bể nước ngầm thể tích $310\text{ m}^3$, bể xử lý nước thải và hệ thống phòng cháy chữa cháy. Chiều cao tầng hầm 2 là $3.1\text{ m}$, tầng hầm 1 là $4.3\text{ m}$.
    • Tầng trệt: Cao $4.0\text{ m}$, phục vụ sảnh đón tiếp, quán ăn tự phục vụ và một phòng máy biến thế.
    • Tầng lửng và tầng 1 đến 14: Chiều cao mỗi tầng là $3.6\text{ m}$, dùng cho thuê mặt bằng văn phòng và các dịch vụ thương mại.
    • Tầng kỹ thuật 1 (cao $4.7\text{ m}$) và tầng kỹ thuật 2: Bố trí hệ thống thiết bị cơ điện và 2 bể nước mái với dung tích mỗi bể gần $50\text{ m}^3$.
    • Tầng mái: Bố trí giàn mái che cụm máy kỹ thuật kết hợp làm hệ nắp bể nước mái.
  • Giao thông: Giao thông đứng đảm nhận bởi 5 thang máy vận hành tốc độ cao và 2 thang bộ thoát hiểm; giao thông ngang qua hệ thống sảnh rộng phân bổ giữa lưới cột.
  • Đặc điểm vi khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh: Khu vực chia hai mùa mưa và khô rõ rệt. Mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) có hướng gió thịnh hành Tây Nam chiếm 66%, vận tốc gió trung bình $2.15\text{ m/s}$, lượng mưa lớn nhất $638\text{ mm}$ (tháng 5). Mùa khô gió Đông Nam (30% - 40%) và gió Đông (20% - 30%). Thành phố rất ít chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão.
  • Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật:
    • Hệ số mật độ xây dựng: $K_0 = \frac{S_{XD}}{S_{TT}} = \frac{1000}{2050} \approx 48.78%$.
    • Hệ số sử dụng đất: $HSD = \frac{S_S}{S_{TT}} = \frac{26000}{2050} \approx 12.68$. Tác giả đối chiếu với tiêu chuẩn TCXDVN 323-2004 (quy định $K_0 \le 40%$ và $HSD \le 5$) và giải trình rằng các hệ số thực tế của công trình vượt chỉ tiêu quy phạm nhưng hoàn toàn phù hợp với thực tiễn sử dụng đất có giá trị thương mại cao tại khu vực trung tâm Quận 4.

Chương 2: Giả thiết tính toán

Nội dung chương này thiết lập hệ thống cơ sở pháp lý, thông số vật liệu và xác định tổ hợp tải trọng tác dụng lên công trình.

  • Trình bày hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế bê tông cốt thép, tải trọng tác động và nền móng.
  • Thống kê chi tiết tải trọng đứng: Tĩnh tải sàn hoàn thiện gồm gạch ceramic ($1.125\text{ kN/m}^2$), vữa lót ($1.324\text{ kN/m}^2$), trần và đường ống thiết bị treo ($0.65\text{ kN/m}^2$), tổng tĩnh tải đạt $5.861\text{ kN/m}^2$; hoạt tải lấy theo TCVN 2737-1995 (văn phòng: $2.0\text{ kN/m}^2$, sảnh hành lang: $3.0\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng ngang: Do chiều cao công trình tính từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái là $89\text{ m} > 40\text{ m}$, tải trọng gió bắt buộc phải tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động theo TCXD 229-1999. Tải trọng động đất được xác lập theo TCXDVN 375:2006.
  • Thiết lập các giả thiết hình học và cơ học cho mô hình không gian, phân loại các sơ đồ phần tử dầm, cột, vách và sàn tầng.

Chương 3: Tính toán sàn

Tác giả tiến hành so sánh 4 giải pháp kết cấu sàn điển hình trong xây dựng nhà cao tầng: sàn sườn, sàn ô cờ, sàn không dầm (sàn phẳng/sàn nấm) và sàn sườn ứng lực trước. Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm về khẩu độ vượt nhịp, chiều cao thông thủy và biện pháp thi công, đồ án đi sâu tính toán chi tiết 2 phương án: phương án sàn dầm và phương án sàn phẳng.

  • Phương án sàn dầm tầng điển hình:
    • Chọn sơ bộ cấu kiện: Chiều dày bản sàn chọn ban đầu $h_b = 150\text{ mm}$ (dựa trên công thức $h_b = \frac{D}{m} L_{min}$); tiết diện dầm chính chọn $b_{dc} \times h_{dc} = 600 \times 800\text{ mm}$; dầm phụ chọn $b_{dp} \times h_{dp} = 300 \times 500\text{ mm}$; dầm trong lõi thang chọn $200 \times 450\text{ mm}$; tiết diện cột C2-B tầng 1 chọn sơ bộ $800 \times 800\text{ mm}$.
    • Tính toán nội lực bằng phương pháp giải tích: Các ô bản kê 4 cạnh (S1 đến S5, S7 đến S9, S11 đến S13, S17) được tính theo ô bản đơn số 9; các ô bản dầm liên kết biên (S19, S20, S21) tính theo sơ đồ 1 đầu ngàm 1 đầu khớp; các ô bản dầm còn lại (S6, S10, S13-S15, S18) tính theo sơ đồ dầm 2 đầu ngàm.
    • Sau khi tính toán cốt thép cho bản sàn dày $150\text{ mm}$, nhận thấy hàm lượng cốt thép $\mu$ quá thấp, không đạt tính kinh tế. Do đó, tác giả đã điều chỉnh giảm chiều dày bản sàn xuống $h_b = 120\text{ mm}$ và tiến hành tính toán lại diện tích cốt thép $A_s$.
    • Kiểm tra trạng thái giới hạn II (TTGH II) cho tính tay: Kiểm tra nứt theo TCXDVN 356-2005 xác định momen chống nứt $M_{cr}$ trên cơ sở mômen kháng uốn đàn dẻo $W_{pl}$, ứng suất co ngót $\sigma_{sc} = 40\text{ MPa}$; toàn bộ các ô bản đều thỏa mãn điều kiện $M_r \le M_{cr}$. Kiểm tra độ võng cho ô bản dầm lớn nhất S6 ($L_1 = 3.3\text{ m}$) đạt điều kiện võng cho phép $f \le [f] = \frac{L}{200}$. Kiểm tra độ võng hệ dầm trực giao ô bản lớn đạt $f \le [f] = \frac{L_1}{250}$.
    • Tính toán bằng phần mềm SAFE v12: Mô hình toàn bộ mặt bằng sàn, vách và dầm; chia các dải strip theo phương X và Y để trích xuất biểu đồ mô men.
    • Kiểm tra biến dạng trong SAFE: Sử dụng phân tích phi tuyến nứt và từ biến dài hạn theo công thức $f = f_1 - f_2 + f_3$ ($f_1$: ngắn hạn toàn bộ tải trọng; $f_2$: ngắn hạn tải trọng dài hạn; $f_3$: dài hạn của tải trọng dài hạn). Đồng thời áp dụng tính năng State Analysis (phân tích theo các trạng thái Sh1-Sh3, Lt1-Lt3 để mô phỏng tích lũy suy giảm độ cứng). Giá trị độ võng cực đại ghi nhận $f_{1} = 8.57\text{ mm}$, thỏa mãn giới hạn cho phép.
  • Phương án sàn phẳng: Sơ bộ dầm biên $400 \times 600\text{ mm}$ bao quanh chu vi, tính toán mô hình khung tương đương, kiểm tra ứng suất chống chọc thủng tại các tiết diện chân cột và vách lõi thang máy.

Các nội dung tính toán cấu kiện và nền móng theo nhiệm vụ thiết kế

  • Thiết kế cầu thang bộ: Xác định tĩnh tải bản nghiêng, chiếu nghỉ, chiếu tới; tính toán nội lực theo mô hình 2D kết hợp trích xuất mô men từ ETABS; tính thép dọc, cốt đai và kiểm tra nứt, võng đàn hồi theo TTGH II.
  • Thiết kế bể nước mái: Xác định dung tích 2 bể (gần $50\text{ m}^3$/bể); tính toán áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng lên bản thành, bản đáy kết hợp áp lực gió đẩy và gió hút; mô hình hóa không gian trong SAP2000 để chọn thép bản nắp, bản đáy, bản thành và hệ dầm nắp, dầm đáy.
  • Thiết kế hệ khung chịu lực: Mô hình khung không gian 3D trong ETABS (khung trục 1 và khung trục C); tính toán dao động riêng, chu kỳ, tần số và hệ số động lực $\xi$; xác định tải trọng gió động theo TCXD 229-1999 và tải trọng động đất theo TCXDVN 375:2006; kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình; tổ hợp nội lực và bố trí cốt thép cho dầm, cột, vách đứng và lanh tô vách ngang lõi thang.
  • Thiết kế móng cọc khoan nhồi: Phân tích địa tầng hố khoan khảo sát; tính toán sức chịu tải đơn cọc theo 4 phương pháp (theo vật liệu, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo chỉ tiêu cường độ đất nền, và theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT dựa trên công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản); tính toán đài móng M1, M2, M3 và đài móng lõi thang; kiểm tra độ sâu chôn đài, phản lực đầu cọc ($P_{max}$, $P_{min}$), hiệu ứng nhóm cọc, độ lún công trình, khả năng chống xuyên thủng và bố trí thép đài móng.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại kết quả định lượng cụ thể thông qua việc so sánh đối chiếu giữa phương pháp giải tích truyền thống và mô hình phần tử hữu hạn số trong SAFE cho hệ sàn tầng điển hình.

Dưới đây là bảng tổng hợp kết quả so sánh nội lực lớn nhất giữa hai phương pháp (trích xuất theo Bảng 3.10 của văn bản):

Vị trí nội lực Phương trục X: Tính tay (kN.m) Phương trục X: SAFE (kN.m) Phương trục Y: Tính tay (kN.m) Phương trục Y: SAFE (kN.m) Nhận xét so sánh từ tác giả
Gối tựa dầm chính -6.44 -8.20 -5.73 -4.18 Momen âm tại gối tựa dầm chính giữa 2 phương pháp có độ lệch nhỏ, dao động từ 1 đến 2 kN.m đối với các ô bản xa lõi thang.
Vị trí dầm phụ Xuất hiện momen âm Xuất hiện momen dương Xuất hiện momen âm Xuất hiện momen dương Phương pháp tính tay xem dầm phụ là gối tựa cứng cố định nên sinh ra momen âm; trong khi SAFE xét độ võng tương đối của dầm phụ nên bản sàn làm việc liên tục tạo momen dương.
Vị trí liên kết lõi thang Giá trị momen âm nhỏ Momen âm rất lớn Giá trị momen âm nhỏ Momen âm rất lớn Tính tay chỉ giả định liên kết ngàm lý tưởng; mô hình SAFE thể hiện chính xác độ cứng chống xoay rất lớn của vách bê tông lõi thang máy.
Giữa nhịp ô bản 1.80 3.20 2.10 4.19 Momen nhịp trong SAFE lớn hơn khoảng gấp đôi so với tính tay do SAFE xác định nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai dầm chính bao quanh.

Về kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai:

  • Độ nứt bản sàn: Mọi ô bản sàn dầm dày $120\text{ mm}$ đều thỏa mãn điều kiện $M_r \le M_{cr}$ (với momen kháng nứt của tiết diện bê tông B25 đảm bảo không xuất hiện vết nứt nguy hiểm).
  • Độ võng bản sàn: Giá trị độ võng lớn nhất từ SAFE đạt $f = 8.57\text{ mm}$, nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f] = \frac{L}{250}$ (với nhịp sàn $L = 9.000\text{ mm}$ thì $[f] = 36\text{ mm}$).

Đóng góp kỹ thuật mà tác giả tự nêu:

  • Chứng minh tính khả thi và an toàn của việc tối ưu hóa tiết diện bản sàn từ $150\text{ mm}$ xuống $120\text{ mm}$, giúp giảm đáng kể trọng lượng bản thân kết cấu truyền xuống hệ cột và móng.
  • Làm rõ sự khác biệt bản chất giữa mô hình giải tích cục bộ và mô hình phần tử hữu hạn tổng thể: việc dùng SAFE cho ra mômen nhịp và mômen liên kết vách lớn hơn, phản ánh đúng cơ chế làm việc không gian và thiên về an toàn trong công tác bố trí thép thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Kích thước hình học và số tầng công trình thực tế (24 tầng lầu, 3 tầng hầm) đã phải cắt giảm xuống còn 16 tầng lầu và 2 tầng hầm theo nhiệm vụ của giáo viên hướng dẫn, nên các thông số dao động và tải trọng chưa phản ánh nguyên vẹn quy mô của tòa nhà REE Tower ngoài thực địa.
  • Đồ án chỉ tập trung tính toán cục bộ cho 2 khung trục điển hình (khung trục 1 và khung trục C) và 1 phương án móng cọc khoan nhồi, chưa giải quyết trọn vẹn việc tính toán cốt thép cho tất cả các trục khung và các phương án móng cọc ép hoặc móng bè cọc khác.
  • Giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang loại trừ biến dạng màng của sàn, điều này có thể dẫn đến sai số nhất định tại các vị trí sàn giáp cạnh vách cứng chịu lực cắt lớn.

Hướng nghiên cứu mở rộng:

  • Mở rộng phân tích phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu cho toàn bộ hệ kết cấu khung - vách khi chịu tải trọng động đất cấp độ cao theo TCXDVN 375:2006.
  • Thực hiện bài toán so sánh kinh tế - kỹ thuật chi tiết giữa phương án sàn dầm bê tông cốt thép thường và phương án sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau (post-tensioned slab) cho nhịp lớn hơn $9\text{ m}$.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên và kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp:

  • Cung cấp quy trình hoàn chỉnh về việc lập mô hình và kiểm tra võng dài hạn kết cấu sàn bê tông cốt thép bằng phần mềm SAFE v12 thông qua phương pháp State Analysis, kết hợp các thông số từ biến và co ngót theo Eurocode 2.
  • Làm tài liệu mẫu về phương pháp tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCXD 229-1999 và tải trọng động đất theo TCXDVN 375:2006 cho nhà cao trên $40\text{ m}$.
  • Cung cấp phương pháp luận và số liệu đối chiếu trực quan giữa phương pháp tra bảng giải tích cổ điển và mô hình phần tử hữu hạn số trong bài toán thiết kế bản sàn nhà nhiều tầng.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao tác giả lại điều chỉnh chiều dày sàn tầng điển hình từ 150 mm xuống 120 mm?
Khi tính toán cốt thép với chiều dày sơ bộ ban đầu $150\text{ mm}$, diện tích cốt thép yêu cầu $A_s$ quá nhỏ dẫn đến hàm lượng cốt thép $\mu$ rơi vào khoảng dưới $0.15%$, thấp hơn ngưỡng cấu tạo hợp lý. Việc giảm chiều dày sàn xuống $120\text{ mm}$ vừa đảm bảo hàm lượng cốt thép nằm trong khoảng kinh tế ($0.3% - 0.9%$), vừa giảm tải trọng bản thân tác dụng lên hệ dầm, cột và móng.

Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt mô men uốn giữa tính tay và tính bằng phần mềm SAFE là gì?
Sự khác biệt bắt nguồn từ hai yếu tố: thứ nhất là quan niệm nhịp tính toán (tính tay lấy nhịp là khoảng cách giữa hai dầm phụ kề nhau, trong khi SAFE tính dải strip liên tục giữa hai dầm chính); thứ hai là điều kiện biên (tính tay chỉ giả thiết liên kết ngàm lý tưởng phẳng, còn SAFE mô phỏng đúng độ cứng chống xoay không gian rất lớn của vách cứng lõi thang và độ võng đàn hồi thực tế của hệ dầm đỡ).

Phương pháp nào được sử dụng để kiểm tra độ võng dài hạn của bản sàn trong phần mềm SAFE?
Tác giả sử dụng phương pháp phân tích phi tuyến theo giai đoạn chịu tải (State Analysis) kết hợp tổ hợp tải trọng TTGH II: $f = f_1 - f_2 + f_3$ ($f_1$ do toàn bộ tải trọng ngắn hạn, $f_2$ do tải trọng dài hạn tác dụng ngắn hạn, $f_3$ do tải trọng dài hạn tác dụng dài hạn có kể đến hệ số từ biến $CR = 1.0$ và biến dạng co ngót theo Eurocode 2).

Tại sao đồ án bắt buộc phải tính thành phần động của tải trọng gió?
Theo quy định tại TCVN 2737-1995 và chỉ dẫn TCXD 229-1999, các công trình có chiều cao tính từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái lớn hơn $40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió; công trình REE Tower trong đồ án có tổng chiều cao $89\text{ m}$ nên bắt buộc phải xác định các mode dao động riêng và lực gió động.

Các chỉ tiêu mật độ xây dựng và hệ số sử dụng đất của công trình được xử lý như thế nào so với tiêu chuẩn TCXDVN 323-2004?
Công trình có mật độ xây dựng $K_0 = 48.78%$ (vượt mức tối đa $40%$) và hệ số sử dụng đất $HSD = 12.68$ (vượt mức tối đa $5.0$). Tác giả đã giải trình rằng trong điều kiện thực tế tại trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh với giá đất đắt đỏ và nhu cầu diện tích làm việc cao, việc áp dụng các chỉ tiêu vượt chuẩn này đã được chủ đầu tư và cơ quan quy hoạch chấp thuận cho dự án thực tế.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Cao ốc văn phòng REE Tower" của sinh viên Cao Phan Tạo là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một tòa nhà cao tầng bê tông cốt thép gồm 2 tầng hầm và 16 tầng lầu tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích theo các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành và mô hình số hóa không gian trên các phần mềm chuyên ngành như ETABS, SAFE và SAP2000. Trọng tâm học thuật nổi bật nằm ở việc đối chiếu thực nghiệm số giữa hai phương pháp tính sàn và quy trình kiểm soát trạng thái giới hạn thứ hai về nứt và võng dài hạn. Toàn bộ nội dung cung cấp một hồ sơ kỹ thuật chi tiết, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chuyên môn của đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.