Giới thiệu dự án

Sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, đặc biệt là trung tâm kinh tế - công nghiệp Cần Thơ, kéo theo nhu cầu cấp thiết về việc nâng cấp hạ tầng tài chính - ngân hàng hiện đại. Các chi nhánh giao dịch ngân hàng thương mại quy mô lớn đòi hỏi công trình vừa đảm bảo tính nhận diện thương hiệu, thẩm mỹ kiến trúc đô thị, vừa đáp ứng nghiêm ngặt các quy chuẩn kỹ thuật chịu lực, an toàn phòng chống cháy nổ và bảo an đặc thù ngành tài chính.

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp: "Thiết kế kết cấu và thi công Trụ sở làm việc Chi nhánh Ngân hàng Ngoại thương Việt Nam (Vietcombank) – Chi nhánh Cần Thơ" (địa điểm: Lô 19A8 KCN Trà Nóc, TP. Cần Thơ) tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật toàn diện cho công trình nhà cao tầng cấp II. Công trình có quy mô 9 tầng nổi (gồm 8 tầng làm việc và 1 tầng mái tum kỹ thuật), tổng chiều cao 33,0 m, diện tích xây dựng tầng trệt $650\text{ m}^2$, tổng diện tích sàn xây dựng $5.590\text{ m}^2$ trên khu đất $3.000\text{ m}^2$.

                      +-----------------------------+  +33.000m (Mái BTCT)
                      |   Tầng Mái & Bồn Nước, Máy  |
                      +-----------------------------+  +29.100m (Sân Thượng)
                      |  Tầng 7: Hội Trường 190 Chỗ |
                      +-----------------------------+  +25.500m
                      |  Tầng 3-6: Văn Phòng Khối   |
                      +-----------------------------+  +8.100m
                      |  Tầng 2: Phòng Ban Quản Lý  |
                      +-----------------------------+  +4.500m
                      |  Tầng 1: Sảnh & AutoBank    |
                      +=============================+  ±0.000m
                      |   Móng Cọc BTCT Qua 8 Lớp   |  -61.200m

Mục tiêu đồ án

  1. Thiết kế kiến trúc (15%): Tối ưu hóa dây chuyền công năng phân khu giao dịch (Sảnh giao dịch, AutoBank 24/7, Kho tiền đặc biệt an ninh cao) kết hợp hệ thống văn phòng làm việc, hội trường 190 chỗ và giao thông đứng đồng bộ.
  2. Tính toán và thiết kế kết cấu (60%): Thiết lập mô hình không gian 3D, tính toán hệ kết cấu chịu lực bê tông cốt thép (BTCT) toàn khối chịu tải trọng đứng và ngang (gió vùng II-A) theo hệ thống tiêu chuẩn quốc gia hiện hành.
  3. Thiết kế cấu kiện điển hình: Tính toán bản sàn tầng 2 (hệ ô cờ), cầu thang bộ 2 vế dạng bản dầm, phân tích nội lực khung trục 4 và tính toán móng cọc đài thấp đặt vào lớp địa chất tốt.
  4. Lập giải pháp kỹ thuật thi công và dự toán (25%): Xây dựng biện pháp kỹ thuật thi công phần thân, hoàn thiện, lập tiến độ dây chuyền (KHTĐ ngang/xiên) và xác định dự toán chi phí xây dựng tầng điển hình.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Công trình được xây dựng trên nền địa chất đặc trưng miền Tây Nam Bộ với 8 lớp đất có cao độ mực nước ngầm nông ($-3,0\text{ m}$):

  • Lớp 1: Đất lấp dày $1,2\text{ m}$.
  • Lớp 2: Sét pha dẻo cứng dày $5,0\text{ m}$.
  • Lớp 3 & 4: Sét pha dẻo chảy dày $15,3\text{ m}$ (sức chịu tải yếu).
  • Lớp 5 & 6: Cát bụi đến cát hạt trung chặt vừa dày $19,7\text{ m}$.
  • Lớp 7: Cát cuội sỏi chặt dày $20,3\text{ m}$ (lớp chịu lực chính của mũi cọc).
Giải pháp kết cấu Ưu điểm Nhược điểm Đánh giá lựa chọn
Khung BTCT thuần túy Không gian thông thoáng, dễ thi công, chi phí thấp Chuyển vị ngang lớn khi chịu tải trọng gió ở tầng 7–9 Không tối ưu cho nhà 9 tầng
Vách cứng/Lõi BTCT độc lập Độ cứng ngang rất cao, chống xoắn tốt Chiếm nhiều diện tích mặt bằng, tải trọng móng tập trung Tốn kém vật liệu
Khung kết hợp lõi cứng BTCT Phân phối nội lực hợp lý, chuyển vị đỉnh nhỏ, tối ưu hộp thang Đòi hỏi mô hình hóa 3D chính xác tại nút liên kết Được lựa chọn áp dụng

Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must-have: Khung không gian BTCT chịu lực an toàn theo TCVN 5574:2018; móng cọc tựa vào lớp đất cát cuội sỏi tầng 7; kho tiền có tường gia cường chuyên dụng; hệ thống thoát hiểm khẩn cấp chịu nhiệt.
  • Should-have: Sàn sườn bê tông toàn khối bề dày $h_s = 100\text{ mm}$ tối ưu tĩnh tải; vách lõi thang máy $b_w = 250\text{ mm}$ tăng độ cứng ngang.
  • Could-have: Sử dụng phụ gia khoáng tăng tính linh động của hỗn hợp bê tông thương phẩm; vách ngăn nhẹ cách âm cho khối IT và phòng họp.
  • Won't-have: Kết cấu sàn dự ứng lực căng sau (không cần thiết do khẩu độ dầm chính $\le 8,8\text{ m}$).

Thiết kế hệ thống

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                           MÔ HÌNH HỆ THỐNG KẾT CẤU TOÀN DIỆN                      |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  [HỆ TẢI TRỌNG]      -> [MÔ HÌNH HÓA ETABS 3D]       -> [THIẾT KẾ CẤU KIỆN BTCT]  |
|  - Tĩnh tải (DL)        - Cột: 400x400 mm               - Bản sàn h = 100 mm      |
|  - Hoạt tải (LL)        - Dầm chính: 300x700 mm         - Dầm khung B27: 300x700  |
|  - Gió TCVN 2737 (Wx/Wy)- Dầm phụ: 200x500, 200x400 mm  - Cột khung C12: 400x400  |
|                         - Vách thang máy: t = 250 mm    - Móng cọc M1, M2         |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Thông số vật liệu sử dụng

  • Bê tông cấp độ bền B25: Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$; Cường độ chịu kéo $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$; Mô-đun đàn hồi $E_b = 30.000\text{ MPa}$.
  • Cốt thép CI ($\varnothing < 10\text{ mm}$): Cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$; $R_{sw} = 175\text{ MPa}$; $E_s = 2,1 \times 10^5\text{ MPa}$.
  • Cốt thép CII ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$): $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$; $R_{sw} = 225\text{ MPa}$; $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$.
  • Cốt thép CIII ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$): $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$; $R_{sw} = 290\text{ MPa}$; $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$.

Quy chuẩn và Tiêu chuẩn áp dụng (Methodology)

Hệ thống tính toán tuân thủ đồng bộ tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam:

  • TCVN 2737:2020: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCXDVN 323:2004: Tiêu chuẩn thiết kế nhà ở cao tầng / công trình công cộng.

Implementation và kết quả

Quy trình phân tích và tính toán kết cấu

1. Tính toán bản sàn tầng 2 ($h_s = 100\text{ mm}$)

Sàn được chia thành 23 ô bản ($S_1 \div S_{23}$) với 2 dạng làm việc:

  • Bản kê 4 cạnh ($\frac{L_2}{L_1} \le 2$): Xác định mô-men uốn theo bảng tra Marcus / tra số liên kết biên ngàm và khớp.
  • Bản loại dầm ($\frac{L_2}{L_1} > 2$): Cắt dải bản rộng $b = 1\text{ m}$ theo phương cạnh ngắn để tính mô-men uốn nhịp và gối.

Tĩnh tải hoàn thiện lớp cấu tạo sàn văn phòng điển hình:

  • Gạch granite dày $10\text{ mm}$: $g_1^{tt} = 0,20 \times 1,1 = 0,22\text{ kN/m}^2$.
  • Lớp vữa lót dày $20\text{ mm}$: $g_2^{tt} = 0,40 \times 1,3 = 0,52\text{ kN/m}^2$.
  • Bản sàn BTCT dày $100\text{ mm}$: $g_3^{tt} = 2,50 \times 1,1 = 2,75\text{ kN/m}^2$.
  • Vữa trát trần dày $15\text{ mm}$: $g_4^{tt} = 0,30 \times 1,3 = 0,39\text{ kN/m}^2$.
  • Hệ thống cơ điện (MEP) + Trần thạch cao: $g_{mep}^{tt} = 0,48\text{ kN/m}^2$.
  • Tổng tĩnh tải sàn điển hình: $g_0^{tt} = 4,36\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải sử dụng văn phòng: $p^{tt} = 2,0 \times 1,2 = 2,40\text{ kN/m}^2$.

Thuật toán tự động hóa kiểm tra hàm lượng cốt thép sàn $\mu = \frac{A_s}{b \cdot h_0} \times 100%$:

def calculate_slab_reinforcement(M_kNm, h_mm=100, a_mm=15, Rb_MPa=14.5, Rs_MPa=225):
    b = 1000.0  # Dải bản rộng 1m (mm)
    h0 = h_mm - a_mm  # Chiều cao làm việc hiệu dụng (mm)
    M = M_kNm * 1e6   # Chuyển đổi sang N.mm
    
    # Tính toán hệ số alpha_m và zeta theo TCVN 5574:2018
    alpha_m = M / (Rb_MPa * b * (h0 ** 2))
    alpha_R = 0.418   # Giới hạn với thép CI, bê tông B25
    
    if alpha_m > alpha_R:
        raise ValueError("Tiết diện không đủ khả năng chịu lực, cần tăng chiều dày sàn!")
        
    zeta = 0.5 * (1 + (1 - 2 * alpha_m) ** 0.5)
    As = M / (Rs_MPa * zeta * h0)  # Diện tích cốt thép yêu cầu (mm2/m)
    mu_percent = (As / (b * h0)) * 100.0
    
    return {"h0_mm": h0, "alpha_m": round(alpha_m, 4), "As_req_mm2": round(As, 2), "mu_percent": round(mu_percent, 2)}

# Kết quả kiểm toán ô sàn S23 (M_gối = 8.42 kNm/m):
# calculate_slab_reinforcement(8.42) -> As_req = 462.1 mm2/m -> Bố trí phi 8 a 100 (As_chọn = 503 mm2)

2. Phân tích nội lực Khung không gian (Khung trục 4)

Khung trục 4 là khung ngang trung tâm chịu lực lớn nhất của tòa nhà, bao gồm 3 nhịp ($6,8\text{ m} - 8,0\text{ m} - 6,8\text{ m}$) qua 9 tầng cao. Mô hình hóa phần tử dầm - cột - vách lõi liên kết cứng bằng phần mềm phân tích kết cấu ETABS.

Tổ hợp tải trọng cơ bản và đặc biệt theo TCVN 2737:2020: $$\text{TH1: } DL + LL$$ $$\text{TH2: } DL + W_X, \quad \text{TH3: } DL - W_X$$ $$\text{TH4: } DL + W_Y, \quad \text{TH5: } DL - W_Y$$ $$\text{TH6} \div \text{TH9: } DL + 0,9(LL + W)$$ $$\text{Bao nội lực: } M_{max}, M_{min}, N_{tu}, Q_{tu}$$

    Cột C12 (400x400)               Dầm B27 (300x700)              Cột C23 (400x400)
    +-------+=======================================================+-------+
    |       |      M_gối_trái (-)              M_gối_phải (-)       |       |
    |       |      As = 4 phi 22               As = 4 phi 22        |       |
    |       |                                                       |       |
    |       |                      M_nhịp (+)                       |       |
    |       |                      As = 3 phi 20                    |       |
    +-------+=======================================================+-------+

Thiết kế cốt thép dầm $B_{27}$ (Tầng 1 - Kích thước $300 \times 700\text{ mm}$):

  • Mặt cắt gối: $M_{u}^{max} = 265,4\text{ kNm} \rightarrow$ Bố trí $4\varnothing 22$ ($A_s = 15,20\text{ cm}^2$), cốt đai $\varnothing 8a100$ trong vùng tới hạn ($2h = 1,4\text{ m}$).
  • Mặt cắt nhịp: $M_{u}^{max} = 178,2\text{ kNm} \rightarrow$ Bố trí $3\varnothing 20$ ($A_s = 9,42\text{ cm}^2$), cốt đai $\varnothing 8a150$.

Thiết kế cột $C_{12}$ (Tầng 1 - Kích thước $400 \times 400\text{ mm}$):

  • Cặp nội lực nguy hiểm: $N = 1860\text{ kN}, M = 112,4\text{ kNm}$.
  • Chiều dài tính toán: $l_0 = 0,7 \times H = 0,7 \times 4,5 = 3,15\text{ m}$. Độ mảnh $\lambda = \frac{l_0}{b} = \frac{3,15}{0,4} = 7,875 < 31$ (thỏa mãn điều kiện ổn định).
  • Cốt thép đối xứng: Bố trí $8\varnothing 20$ ($A_s = 25,13\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 1,57%$).

3. Thiết kế móng cọc khung trục 4

  • Móng đài cọc M1 (Cột biên C12): Đài cọc kích thước $2,4 \times 2,4\text{ m}$, chiều cao $h_d = 1,1\text{ m}$, sử dụng 4 cọc BTCT tiết diện $350 \times 350\text{ mm}$, chiều dài cọc $L = 42\text{ m}$ ngàm vào lớp cát cuội sỏi chặt.
  • Sức chịu tải tính toán của cọc: Theo đất nền $Q_a = 620\text{ kN}$, theo vật liệu $P_{vl} = 1180\text{ kN}$. Sức chịu tải thiết kế lấy $P_{tk} = 600\text{ kN}$.

Kiểm tra và kiểm định (Testing & Validation)

  • Độ võng sàn: Ô sàn khẩu độ lớn nhất đạt độ võng tức thời $f = 8,4\text{ mm} \le [f] = \frac{L}{200} = \frac{4300}{200} = 21,5\text{ mm}$.
  • Chuyển vị đỉnh công trình: Chuyển vị đỉnh dưới tải trọng gió theo phương Y $\Delta = 24,6\text{ mm} \le [\Delta] = \frac{H}{500} = \frac{33000}{500} = 66,0\text{ mm}$.
  • Độ lún tuyệt đối của móng cọc: Tính toán theo phương pháp móng khối quy ước cho kết quả lún tổng cộng $S = 3,24\text{ cm} \le [S_{gh}] = 8,0\text{ cm}$.

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Chuẩn hóa giải pháp dầm - sàn giảm tải trọng bản thân: Thay vì sử dụng sàn dày $130\text{ mm}$ toàn phần, đồ án ứng dụng lưới dầm phụ phân chia nhịp tối ưu kết hợp chiều dày bản sàn $h_s = 100\text{ mm}$, giúp giảm 14,2% tĩnh tải bản thân truyền xuống móng, giảm tiêu hao bê tông toàn công trình.
  2. Tuân thủ chi tiết cấu tạo kháng chấn vùng tới hạn: Bố trí đai dầm dày $\varnothing 8a100$ trong đoạn $2h$ từ mép cột và gia cường đai cột vùng chân tầng 1 với khoảng cách $a \le 100\text{ mm}$, nâng cao khả năng tiêu tán năng lượng khi công trình chịu tác động ngang bất lợi.
  3. Giải pháp móng cọc xuyên tầng sét dẻo chảy: Xác lập chiều sâu cọc $42\text{ m}$ cắm sâu $2,5\text{ m}$ vào tầng cát hạt trung và cuội sỏi chặt (Lớp 7), xử lý triệt để nguy cơ lún lệch công trình trong khu vực địa chất yếu Trà Nóc.
Hạng mục so sánh Thiết kế truyền thống (Kinh nghiệm) Giải pháp kỹ thuật trong đồ án Mức độ cải thiện
Chiều dày sàn $120 - 140\text{ mm}$ cố định $100\text{ mm}$ kết hợp dầm phụ linh hoạt Giảm 14% bê tông sàn
Phân tích khung Khung phẳng 2D thủ công Khung không gian 3D ETABS + TCVN 5574:2018 Tăng độ chính xác phân phối mô-men uốn xoắn 28%
Biện pháp cọc Cọc ma sát tầng 5 Cọc chống ma sát cắm tầng cuội sỏi 7 Giảm độ lún dự báo từ 6,8 cm xuống 3,24 cm

Ứng dụng thực tế và triển khai

Bố trí công năng ngân hàng chuyên dụng

  • Tầng trệt: Tách biệt luồng giao thông khách hàng và giao dịch tiền mặt nội bộ. Kho tiền bố trí liền kề gara xe chở tiền chuyên dụng với kết cấu tường bao BTCT $200\text{ mm}$ gia cường lưới thép chống khoan cắt.
  • Khu vực AutoBank: Bố trí độc lập tại mặt tiền công trình, tích hợp cửa cuốn thép tự động và đường cấp nguồn UPS dự phòng hoạt động 24/7.
MẶT BẰNG PHÂN KHU TẦNG TRỆT:
+-------------------------------------------------------------+
| [GARA XE CHỞ TIỀN] -> [KHO PHỤ] -> [KHO TIỀN AN NINH CAO]   |
+-------------------------------------------------------------+
|                     [QUẦY GIAO DỊCH CHÍNH]                  |
| [TIỀN SẢNH]  <---------------------------->  [SẢNH CHỜ]     |
| [AUTOBANK 24/7]                                             |
+-------------------------------------------------------------+

Kế hoạch tiến độ và giải pháp tổ chức thi công

  • Phương án cốp pha: Sử dụng cốp pha định hình phủ phim kết hợp hệ giàn giáo thép tiền chế, chu kỳ luân chuyển 3 bộ cốp pha sàn đảm bảo tốc độ thi công phần thân $10\text{ ngày/tầng}$.
  • Tổ chức thi công: Áp dụng mô hình Kế hoạch tiến độ ngang (KHTĐ ngang) phân chia mặt bằng thành 2 phân đoạn đổ bê tông nhịp nhàng, triệt tiêu thời gian dừng chờ công nghệ.
  • Tổng dự toán tầng điển hình: Chi phí vật liệu, nhân công và máy thi công được lập trên cơ sở định mức dự toán xây dựng hiện hành, tối ưu hóa cung ứng cốt thép quy cách giảm hao hụt dưới $3%$.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế: Đồ án chưa tích hợp mô hình thông tin công trình (BIM - Building Information Modeling) ở cấp độ phối hợp đa bộ môn kết cấu - cơ điện (MEP Clash Detection). Phân tích động đất dừng lại ở mức độ tĩnh lực tương đương.
  • Hướng phát triển:
    1. Ứng dụng Revit Structure và Robot Structural Analysis để tự động trích xuất bảng thống kê cốt thép và quản lý xung đột không gian MEP.
    2. Áp dụng bê tông tự lèn (Self-Compacting Concrete - SCC) cho các vị trí mật độ thép dày đặc tại nút khung và đài móng cọc.
    3. Bổ sung tính toán phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover Analysis) đánh giá mức độ phá hoại cục bộ khi chịu tải trọng động đất cấp 7.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng: Nắm bắt trọn vẹn quy trình thực hiện đồ án tốt nghiệp từ quy hoạch kiến trúc, bóc tách tải trọng, mô hình hóa khung 3D đến triển khai bản vẽ thi công.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo bảng tính tải trọng tường quy đổi phân bố đều, chi tiết gia cường dầm khung, cốt đai vùng tới hạn theo TCVN 5574:2018.
  • Đơn vị thi công & Chủ đầu tư: Sở hữu bộ hồ sơ giải pháp kết cấu móng cọc vững chắc trên nền đất yếu miền Tây, đi kèm tiến độ thi công và dự toán chuẩn xác.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi khi thiết kế kết cấu nhà văn phòng 9 tầng tại Cần Thơ là gì?

Cần lưu ý đặc biệt đến tải trọng gió vùng II-A ($W_0 = 83\text{ daN/m}^2$) kết hợp địa chất bùn sét yếu bằng hệ khung - lõi cứng và móng cọc cắm sâu vào tầng cuội sỏi có SPT $N > 30$.

2. Vì sao chọn chiều dày bản sàn tầng 2 là $h_s = 100\text{ mm}$?

Chiều dày $100\text{ mm}$ thỏa mãn điều kiện độ võng $[f] \le \frac{L}{200}$, giảm tĩnh tải bản thân, vừa đủ không gian đặt lớp cốt thép chịu mô-men âm và dương bảo đảm chiều dày lớp bảo vệ $a \ge 15\text{ mm}$.

3. Phương pháp quy đổi tải trọng tường ngăn không có dầm đỡ bên dưới?

Tải trọng tường đặc và cửa kính được tính toán tổng khối lượng, sau đó chia đều cho diện tích ô sàn $S$ để thành tải trọng phân bố đều $g_{tuong}^{tc} = \frac{g_t \cdot S_t - g_c \cdot S_c}{S}\text{ (kN/m}^2)$.

4. Chi tiết vùng tới hạn ở dầm khung trục 4 được cấu tạo như thế nào?

Vùng tới hạn kéo dài $2h = 2 \times 700 = 1400\text{ mm}$ từ mép cột, bắt buộc bố trí đai dày $\varnothing 8a100$ để chống lực cắt lớn và ngăn ngừa hiện tượng mất ổn định uốn dọc của cốt thép chịu nén.

5. Cơ sở lựa chọn móng cọc bê tông cốt thép đài thấp cho công trình?

Do các lớp đất mặt ($0 \div 21,5\text{ m}$) gồm bùn sét và sét dẻo chảy có sức chịu tải rất thấp, móng cọc là giải pháp duy nhất đưa tải trọng công trình qua các tầng đất yếu xuống cắm vào tầng cát cuội sỏi chịu lực sâu bên dưới.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Ngân hàng Ngoại thương Việt Nam (Vietcombank) – Chi nhánh Cần Thơ" do sinh viên Hoàng Văn Phi thực hiện đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật từ kiến trúc, kết cấu đến tổ chức thi công cho một công trình cao tầng hiện đại. Các kết quả tính toán khung không gian ETABS, chi tiết dầm cột, sàn sườn và móng cọc đều được kiểm chứng chặt chẽ theo tiêu chuẩn xây dựng quốc gia (TCVN 5574:2018, TCVN 2737:2020), mang lại tài liệu tham khảo kỹ thuật giá trị cao cho công tác nghiên cứu và triển khai thực tế.