Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp "Chung cư cao cấp The Florest" (trong văn bản có đoạn gọi tên "Chung cư An Dương Vương") do sinh viên Nguyễn Tiến Sang thực hiện dưới sự hướng dẫn của GVHD. Lê Anh Thắng tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành tháng 6/2025). Đề tài thuộc chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, tập trung vào việc tính toán, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn diện cho một công trình dân dụng nhiều tầng.
Bối cảnh thực tiễn được tác giả đặt ra xuất phát từ sự phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu xây dựng các tòa nhà quy mô lớn ngày càng tăng tại các đô thị, đòi hỏi tiêu chuẩn an toàn kết cấu ngày càng khắt khe. Trước đây, nhiều thiết kế công trình chưa quan tâm đúng mức đến tác động của tải trọng động đất do quan niệm Việt Nam ít chịu thiệt hại địa chấn. Tuy nhiên, đối với các công trình quy mô lớn hiện nay, việc tính toán đầy đủ các tác động ngang như gió động và động đất là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc để đảm bảo an toàn sinh mạng và độ ổn định công trình.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu/thiết kế được xác định cụ thể trong đồ án gồm các nội dung chính:
- Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực tối ưu cho công trình (so sánh hệ khung, hệ lõi, hệ khung - vách) và giải pháp sàn (sàn sườn, sàn phẳng, sàn ô cờ, sàn dự ứng lực); xác định sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện chịu lực chính (cột, dầm, sàn, vách).
- Xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình theo tiêu chuẩn hiện hành, bao gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải hoàn thiện, trọng lượng bản thân, tường xây), tải trọng tạm thời (hoạt tải sử dụng, tải trọng gió) và tải trọng đặc biệt (tải trọng động đất).
- Kiểm tra các điều kiện ổn định tổng thể của công trình theo trạng thái giới hạn (chống lật, chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng).
- Tính toán, bố trí cốt thép cho kết cấu phụ trợ điển hình là hệ cầu thang bộ 2 vế dạng bản.
- Thiết kế sàn tầng điển hình, phân tích nội lực bằng phần mềm chuyên dụng và kiểm tra độ võng, nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai.
- Thiết kế hệ khung không gian chịu lực (dầm tầng điển hình, cột, vách biên, vách lõi thang máy).
- Thiết kế kết cấu móng cọc khoan nhồi cho móng cột điển hình và móng lõi thang máy.
- Lập biện pháp kỹ thuật và quy trình thi công cọc khoan nhồi cho công trình.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Tòa nhà chung cư cao tầng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, quy mô cấp I.
- Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại Quận 9 (nay thuộc Thành phố Thủ Đức), Thành phố Hồ Chí Minh; kích thước mặt bằng $36\text{ m} \times 59\text{ m}$, chiều cao tầng hầm là $5,1\text{ m}$, chiều cao tầng điển hình là $3,6\text{ m}$, tổng chiều cao công trình từ mặt móng đến đỉnh kết cấu là $95\text{ m}$.
- Phạm vi thời gian/dữ liệu: Dữ liệu địa chất công trình tại vị trí xây dựng; quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam hiện hành cập nhật đến năm 2023 - 2025.
Cơ sở tiêu chuẩn và phương pháp tính toán
Tác giả sử dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng của Việt Nam cùng các mô hình cơ học kết cấu để làm cơ sở tính toán:
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018 ("Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép").
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:2023 ("Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế").
- Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn: TCVN 9386:2012 ("Thiết kế công trình chịu động đất").
- Tiêu chuẩn nhà cao tầng: TCVN 198:1997 ("Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối").
- Tiêu chuẩn nền móng: TCVN 10304:2014 ("Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế").
Vật liệu thiết kế quy định trong đồ án gồm:
- Bê tông cấp độ bền B30: Trọng lượng riêng $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$ ($2500\text{ daN/m}^3$), cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 32,5 \times 10^3\text{ MPa}$.
- Cốt thép gân đường kính $\ge 10\text{ mm}$ (dùng cho kết cấu bên trên và cọc): Nhóm CB400-V, cường độ chịu nén tính toán $R_{sc} = 350\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 350\text{ MPa}$, cường độ tính toán cốt thép đai $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.
- Cốt thép trơn đường kính $< 10\text{ mm}$: Nhóm CB240-T, cường độ chịu nén tính toán $R_{sc} = 210\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 210\text{ MPa}$, cường độ tính toán cốt đai $R_{sw} = 170\text{ MPa}$.
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cấu kiện: Đài móng và dầm móng lấy $40\text{ mm}$; vách cứng và dầm lấy $25\text{ mm}$; sàn và cầu thang lấy $20\text{ mm}$.
Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật thực tế:
- Phương pháp phân tích, so sánh lựa chọn phương án kỹ thuật: Đánh giá cơ học và khả năng tạo hình kiến trúc của các hệ kết cấu chịu lực ngang và hệ sàn.
- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian 3D toàn bộ kết cấu khung - vách - lõi bằng phần mềm ETABS; mô hình hóa bản sàn tầng điển hình theo dải dầm ảo (strip) bằng phần mềm SAFE.
- Phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis): Tính toán tải trọng động đất tác dụng lên các khối lượng tầng theo chu kỳ dao động riêng theo TCVN 9386:2012.
- Phương pháp giải tích kết hợp bảng tính tự động (Microsoft Excel): Tính toán tải trọng gió theo độ cao, áp lực gió cơ sở, tải trọng bản nghiêng cầu thang, phân tích sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo cơ lý và chỉ tiêu cường độ đất nền.
Nguồn dữ liệu đầu vào:
- Hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình Chung cư cao cấp The Florest.
- Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình tại địa điểm xây dựng (Quận 9, TP. Hồ Chí Minh).
- Các phụ lục tra cứu hệ số địa hình, phân vùng áp lực gió cơ sở ($W_0$) và bản đồ phân vùng gia tốc nền động đất ($a_{gR0}$) theo TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1: GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
Tác giả phân tích ưu, nhược điểm của các phương án kết cấu chịu lực theo phương đứng: hệ tường ngang chịu lực, hệ khung chịu lực, hệ lõi chịu lực, hệ khung - vách (giằng) và hệ khung - lõi. Với công trình cao $95\text{ m}$, yêu cầu mặt bằng thông thoáng và linh hoạt, tác giả lựa chọn giải pháp kết cấu khung - lõi kết hợp. Trong hệ này, lõi cứng bố trí tại khu vực cụm thang máy và thang bộ đóng vai trò chủ yếu tiếp nhận tải trọng ngang (gió, động đất), hệ khung cột - dầm chủ yếu tiếp nhận tải trọng thẳng đứng.
Đối với kết cấu sàn, tác giả so sánh sàn sườn, sàn phẳng không dầm, sàn phẳng dự ứng lực và sàn ô cờ, từ đó lựa chọn sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối nhằm tăng độ cứng tổng thể theo phương ngang, giảm khối lượng bê tông và tối ưu chi phí thi công. Sơ bộ tiết diện cấu kiện được xác định:
- Dầm chính có kích thước tiết diện $b_d \times h_d = 300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$.
- Vách cứng bê tông cốt thép đổ tại chỗ có chiều dày $b = 300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $\ge 150\text{ mm}$ và $\ge 1/20$ chiều cao tầng theo TCVN 198:1997).
- Kích thước tiết diện cột được xác định dựa trên tải trọng tương đương $q = 14\text{ kN/m}^2$, hệ số diện tích truyền tải $k$ ($k=1,1$ cho cột trong; $k=1,3$ cho cột biên; $k=1,5$ cho cột góc). Các tầng trên/sân thượng chọn kích thước cột sơ bộ là $40\text{ cm} \times 40\text{ cm}$ ($1600\text{ cm}^2$).
CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Chương này xác định toàn bộ các giá trị tải trọng tác dụng lên công trình.
- Tĩnh tải: Xác định trọng lượng các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn tầng hầm, sàn nhà ở/hành lang, sàn khu vệ sinh/ban công, sàn mái/sân thượng và tải trọng tường gạch xây (chiều dày $100\text{ mm}$ và $200\text{ mm}$).
- Hoạt tải sử dụng: Tra cứu theo TCVN 2737:2023 với các hệ số độ tin cậy tương ứng cho từng loại phòng:
| STT |
Loại phòng |
Ký hiệu |
Tải tiêu chuẩn $p^{tc}$ ($\text{kN/m}^2$) |
Hệ số độ tin cậy $\gamma_f$ |
Tải tính toán $p^{tt}$ ($\text{kN/m}^2$) |
| 1 |
Phòng ngủ/phòng khách |
SP |
1,50 |
1,30 |
1,95 |
| 2 |
Sảnh, hành lang |
SHL |
3,00 |
1,20 |
3,60 (hoặc 1,90 tùy vị trí) |
| 3 |
Nhà vệ sinh |
SVS |
1,50 |
1,30 |
1,95 |
| 4 |
Cầu thang bộ |
STB |
3,00 |
1,20 |
3,60 (hoặc 1,90 theo bảng) |
| 5 |
Sàn gửi xe |
SHT |
5,00 |
1,20 |
6,00 (hoặc 1,80 theo bảng) |
| 6 |
Sàn tầng thượng |
STT |
1,00 |
1,20 |
1,20 |
- Tải trọng gió: Công trình đặt tại Quận 9 (TP. Thủ Đức), thuộc vùng gió II, dạng địa hình B theo TCVN 2737:2023. Áp lực gió cơ sở 3 giây chu kỳ lặp 10 năm tính toán theo $W_{3s,10} = 0,852 \cdot W_0$, hệ số tin cậy gió chính $\gamma_f = 2,1$. Hệ số giật $G_f$ được xác định dựa trên chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất $T_1 > 1\text{ s}$ kết hợp hệ số đỉnh phản ứng gió ($g_Q = 3,4$), hệ số đỉnh cộng hưởng ($g_R$).
- Tải trọng động đất: Tính theo TCVN 9386:2012. Công trình cấp I (hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$), nền đất loại B, thuộc vùng động đất cấp 7. Gia tốc nền tham chiếu $a_{gR0} = 0,0745$ (kinh độ 106.749459), gia tốc thiết kế $a_g = 0,0934\text{ m/s}^2$. Cấp dẻo kết cấu trung bình, hệ số ứng xử cơ bản $q_0 = 3,9$, hệ số $k_w = 1,0 \Rightarrow q = 3,9$. Khai báo nguồn khối lượng dao động (Mass Source): $100%\text{ Tĩnh tải} + 24%\text{ Hoạt tải}$. Chu kỳ dao động riêng thứ nhất đạt $T_1 = 2,25917\text{ s} > 2\text{ s}$, chu kỳ thứ hai đạt $T_2 = 2,066103\text{ s}$. Tác giả thiết lập phổ phản ứng đàn hồi và phổ thiết kế $S_d(T)$, phân tích lực động đất các mode dao động: phương X (mode 1, mode 5, mode 9) và phương Y (mode 3, mode 6, mode 11).
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH
Kiểm tra an toàn tổng thể dưới tổ hợp tải trọng bất lợi:
- Kiểm tra chống lật: Theo Điều 3.2 TCVN 198:1997, công trình có kích thước mặt bằng $36\text{ m} \times 59\text{ m}$, chiều cao $H = 95\text{ m}$, tỷ số chiều cao trên bề rộng $H / B = 95 / 36 = 2,638 < 5$. Kết cấu không bị lật dưới tác dụng của tải trọng ngang, không cần tính toán chi tiết khả năng chống lật.
- Kiểm tra chuyển vị đỉnh: Theo TCVN 5574:2018, độ võng ngang cho phép tại đỉnh công trình khung - vách chịu tải trọng gió là $[f] = H / 500 = 95000 / 500 = 190\text{ mm}$. Kết quả phân tích mô hình ETABS ghi nhận:
- Chuyển vị lớn nhất phương X: $f_x = 59,8\text{ mm} < 190\text{ mm}$ (thỏa mãn).
- Chuyển vị lớn nhất phương Y: $f_y = 79,36\text{ mm} < 190\text{ mm}$ (thỏa mãn).
- Kiểm tra chuyển vị lệch tầng: Căn cứ mục 4.2 TCVN 9386:2012, với kết cấu có tường bao che bằng vật liệu giòn gắn trực tiếp, chuyển vị lệch tầng tính toán tuyến tính từ tổ hợp động đất ($TT + 0,3HT + 1EX + 0,3EY$ và $TT + 0,3HT + 0,3EX + 1EY$) đạt $d_{re} = 0,0008$, thỏa mãn điều kiện $d_{re} \cdot q / \nu \le 0,005 h$ (với $h = 3,6\text{ m}$, $q = 3,9$, $\nu = 0,4$, $\alpha = 0,5$).
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾT CẦU THANG CÔNG TRÌNH
Thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản tầng điển hình (chiều cao tầng $3,6\text{ m}$):
- Kích thước bậc thang: Tổng cộng 24 bậc (làm tròn 22 bậc cao $h_b = 150\text{ mm}$, rộng $b_b = 300\text{ mm}$), góc nghiêng bản thang $\alpha = 26,5^\circ$ ($\tan\alpha = 0,5$; $\cos\alpha = 0,89$).
- Chiều dài nhịp tính toán: Chiếu nghỉ $l_1 = 1,55\text{ m}$, bản nghiêng $l_2 = 3,3\text{ m}$, tổng chiều dài nhịp bản thang $l_t = 4,85\text{ m}$. Bề dày bản thang được chọn là $h_{ban} = 120\text{ mm}$.
- Tải trọng bản nghiêng: Tĩnh tải tính toán các lớp hoàn thiện và bản bê tông $g_{tt} = 6,55\text{ kN/m}^2$, hoạt tải tiêu chuẩn $p^{tc} = 3\text{ kN/m}^2$ ($\gamma_f = 1,3 \Rightarrow p^{tt} = 3,9\text{ kN/m}^2$). Tổng tải trọng tính toán vuông góc mặt nghiêng $q_2 = 11,17\text{ kN/m}^2$.
- Dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ: Tiết diện chọn $b \times h = 200\text{ mm} \times 300\text{ mm}$, nhịp dầm $l = 4\text{ m}$, tải trọng tính toán phân bố tổng cộng lên dầm chiếu tới là $P^{tt}_{tong} = 38,83\text{ kN/m}$ (gồm phản lực bản thang $29,78\text{ kN/m}$, tải trọng sàn truyền vào $7,4\text{ kN/m}$, trọng lượng dầm $1,65\text{ kN/m}$).
- Tính toán cốt thép bản thang (chiều cao hữu dụng $h_0 = 120 - 20 = 100\text{ mm}$, sử dụng thép CB400-V, bê tông B30):
- Cốt thép nhịp: $M_{max} = 24,4\text{ kN}\cdot\text{m}$, tính toán được $A_s = 752\text{ mm}^2$, chọn thép $\Phi 12\text{a}130$ ($A_s = 870\text{ mm}^2$).
- Cốt thép gối: $M_{goi} = 13,9\text{ kN}\cdot\text{m}$, tính toán được $A_s = 408\text{ mm}^2$, chọn thép $\Phi 10\text{a}160$ ($A_s = 491\text{ mm}^2$).
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Sử dụng phần mềm SAFE để giải nội lực sàn tầng điển hình:
- Khai báo tải trọng, tổ hợp tải trọng và chia lưới dải strip theo hai phương X và Y.
- Trích xuất biểu đồ mô men uốn tại các tiết diện gối và nhịp của từng dải bản.
- Tính toán diện tích cốt thép lớp trên (chịu mô men âm tại gối) và lớp dưới (chịu mô men dương tại nhịp).
- Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo TCVN 5574:2018: Kiểm tra độ võng đàn hồi và độ võng dài hạn có kể đến sự hình thành vết nứt dưới trường hợp tải $F_3$, đồng thời khai báo kiểm tra bề rộng khe nứt ngắn hạn và dài hạn của sàn.
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KHUNG
Nội dung chương triển khai thiết kế các cấu kiện khung chịu lực chính của tầng điển hình dựa trên nội lực trích xuất từ phần mềm ETABS:
- Thiết kế dầm tầng điển hình: Tính toán cốt thép dọc chịu mô men uốn tại gối, cốt thép dọc nhịp dầm và cốt đai chịu lực cắt theo các tổ hợp bao nội lực.
- Thiết kế cột: Tính toán cốt thép chịu nén uốn lệch tâm xiên theo các cặp nội lực nguy hiểm nhất ($N, M_x, M_y$).
- Thiết kế vách biên: Tính toán bố trí cốt thép cho vách phẳng P6 và P7.
- Thiết kế vách lõi thang máy: Mô hình phân chia phần tử vách thành các mảng pier; tính toán cốt thép dọc và cốt đai cho các vách hộp lõi thang gồm vách P1, P2, P3 và P5.
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MÓNG
Thiết kế kết cấu phần ngầm dựa trên số liệu khảo sát địa chất công trình:
- Lựa chọn giải pháp móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi bằng bê tông cốt thép, liên kết qua đài móng cứng.
- Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo TCVN 10304:2014 gồm: Sức chịu tải theo vật liệu cọc, sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền ($c, \varphi$) và sức chịu tải cực hạn.
- Thiết kế móng cột M1: Xác định số lượng cọc trong móng từ phản lực chân cột; tính toán độ lún móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH 2); tính toán diện tích cốt thép đài móng M1 chịu uốn và chọc thủng.
- Thiết kế móng lõi thang M2: Tính toán phản lực đầu cọc dưới đáy đài lõi thang, kiểm tra khả năng chịu cắt của đài móng và bố trí cốt thép đài móng M2.
CHƯƠNG 8: BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Lập biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi:
- Xác định số liệu thiết kế và căn cứ theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn thi công, nghiệm thu hiện hành.
- Lựa chọn hệ thống thiết bị cơ giới phục vụ thi công (máy khoan cọc nhồi, hệ thống tuần hoàn dung dịch bentonite, gàu đào, cẩu phục vụ hạ lồng thép, trạm bơm và ống tremie đổ bê tông).
- Lập quy trình công nghệ và trình tự thi công cọc: Định vị tim cọc, hạ ống vách dẫn hướng (casing), khoan tạo lỗ kết hợp giữ thành vách bằng dung dịch bentonite, xử lý cặn lắng đáy hố khoan, gia công và hạ lồng cốt thép, đổ bê tông dưới nước bằng phương pháp rút ống dẫn (tremie) và kiểm tra chất lượng cọc (siêu âm cọc).
Kết quả và đóng góp
Đồ án hoàn thành trọn vẹn quy trình tính toán, thiết kế một công trình chung cư cao tầng ($95\text{ m}$) theo hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật mới của Việt Nam:
| Hạng mục kết cấu |
Thông số thiết kế & kết quả kiểm tra |
Tiêu chuẩn đánh giá |
Đánh giá an toàn |
| Hệ kết cấu chịu lực |
Khung kết hợp lõi cứng bê tông cốt thép |
Đồ án tốt nghiệp |
Phù hợp nhà cao tầng |
| Kiểm tra chống lật |
Tỷ số $H/B = 95 / 36 = 2,638 < 5$ |
Điều 3.2 TCVN 198:1997 |
Không cần kiểm tra lật |
| Chuyển vị đỉnh phương X |
$f_x = 59,8\text{ mm} < [f] = 190\text{ mm}$ |
TCVN 5574:2018 |
Thỏa mãn ($f_x \le H/500$) |
| Chuyển vị đỉnh phương Y |
$f_y = 79,36\text{ mm} < [f] = 190\text{ mm}$ |
TCVN 5574:2018 |
Thỏa mãn ($f_y \le H/500$) |
| Chuyển vị lệch tầng |
$d_{re} = 0,0008$, thỏa $d_{re} \cdot q / \nu \le 0,005h$ |
Mục 4.2 TCVN 9386:2012 |
Thỏa mãn kháng chấn |
| Bản thang điển hình |
Chiều dày $h = 120\text{ mm}$; Thép nhịp $\Phi 12\text{a}130$, thép gối $\Phi 10\text{a}160$ |
TCVN 5574:2018 |
Đảm bảo khả năng chịu lực |
| Dầm chiếu tới thang |
Tiết diện $200 \times 300\text{ mm}$, tải tính toán tổng $38,83\text{ kN/m}$ |
TCVN 5574:2018 |
Đảm bảo khả năng chịu lực |
| Kết cấu móng |
Cọc khoan nhồi, móng đơn đài cọc M1, móng lõi M2 |
TCVN 10304:2014 |
Thỏa mãn lún và sức chịu tải |
Các giải pháp và đóng góp kỹ thuật chính do tác giả thực hiện:
- Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 mới ban hành để tính toán tải trọng gió, phân tích hệ số giật $G_f$ cho công trình có chu kỳ dao động riêng lớn ($T_1 = 2,25917\text{ s} > 1\text{ s}$), giúp mô tả ứng xử động lực học của gió chính xác hơn so với tiêu chuẩn cũ.
- Xây dựng phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012 cho công trình cấp I tại địa bàn Quận 9, tính toán tổ hợp tác động không gian của các mode dao động bậc cao (mode 1 đến mode 11) cho cả hai phương X và Y.
- Đề xuất phương án kết cấu móng cọc khoan nhồi gắn liền với quy trình thi công thực tế tại hiện trường, bảo đảm tính khả thi từ khâu tính toán lý thuyết đến tổ chức thi công công trình.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên nội dung và phạm vi trình bày trong đồ án, các hạn chế kỹ thuật được ghi nhận bao gồm:
- Mô hình phổ phản ứng động đất của Việt Nam chưa được tích hợp sẵn trong thư viện ETABS, đòi hỏi người thiết kế phải tính toán trung gian qua bảng tính Excel trước khi gán hàm phổ vào phần mềm.
- Phạm vi thiết kế phần thân tập trung giải quyết chi tiết cho tầng điển hình và móng điển hình (móng cột M1, móng lõi thang M2); chưa thể hiện chi tiết toàn bộ các tầng chuyển tiếp hoặc cấu kiện móng ở các vị trí biên chịu tải trọng lệch tâm lớn.
- Báo cáo chưa đi sâu vào việc khảo sát tương tác động học giữa đất nền - móng - kết cấu (Soil-Structure Interaction) dưới tác động của động đất mạnh mà chỉ xem chân công trình là các liên kết ngàm cứng tại mặt móng.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
- Mở rộng phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phân tích theo lịch sử thời gian (Time-history analysis) để đánh giá chính xác hơn mức độ tiêu tán năng lượng của hệ lõi vách trong giai đoạn bê tông nứt và cốt thép chảy dẻo.
- Khảo sát tối ưu hóa tỷ lệ phân chia tải trọng giữa hệ khung và hệ lõi vách nhằm tiết kiệm lượng thép sử dụng cho các tầng trên cao của công trình.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với:
- Sinh viên chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học Bê tông cốt thép, Kết cấu nhà cao tầng hoặc Công trình chịu tải trọng động lực học.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu trẻ đang tìm kiếm ví dụ thực hành tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 kết hợp kiểm tra kháng chấn công trình theo TCVN 9386:2012.
- Các phần đáng tham khảo nhất bao gồm: Trình tự thiết lập phổ phản ứng đàn hồi và phổ thiết kế động đất cho đất loại B; bảng tính chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng; quy trình dựng mô hình dải sàn tầng điển hình trên phần mềm SAFE; phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo TCVN 10304:2014.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình The Florest có cần phải tính toán kiểm tra chống lật dưới tác dụng của tải trọng ngang không?
Không. Theo quy định tại Điều 3.2 TCVN 198:1997, công trình bê tông cốt thép chỉ bắt buộc kiểm tra khả năng chống lật khi tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng lớn hơn 5 ($H / B > 5$). Với chiều cao $H = 95\text{ m}$ và bề rộng nhỏ nhất của mặt bằng là $36\text{ m}$, tỷ số $H / B = 95 / 36 = 2,638 < 5$, nên công trình thỏa mãn điều kiện ổn định chống lật mà không cần kiểm tra chi tiết.
2. Chu kỳ dao động riêng và phương pháp tính toán tải trọng động đất được lựa chọn trong đồ án là gì?
Kết quả phân tích dao động cho thấy chu kỳ riêng cơ bản thứ nhất của công trình là $T_1 = 2,25917\text{ s}$ và chu kỳ thứ hai là $T_2 = 2,066103\text{ s}$. Do chu kỳ cơ bản $T_1 > 2\text{ s}$, tác giả áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động theo TCVN 9386:2012, xem xét các mode dao động phương X (mode 1, mode 5, mode 9) và phương Y (mode 3, mode 6, mode 11) với hệ số ứng xử $q = 3,9$.
3. Chuyển vị đỉnh công trình theo hai phương X và Y có thỏa mãn giới hạn cho phép không?
Có. Giới hạn chuyển vị ngang cho phép tại đỉnh công trình khung - vách theo TCVN 5574:2018 là $[f] = H / 500 = 95000 / 500 = 190\text{ mm}$. Kết quả tính toán từ mô hình cho thấy chuyển vị đỉnh lớn nhất theo phương X đạt $59,8\text{ mm}$ và theo phương Y đạt $79,36\text{ mm}$, đều nhỏ hơn $190\text{ mm}$, đảm bảo điều kiện chuyển vị đỉnh.
4. Kết cấu bản thang bộ tầng điển hình được chọn có chiều dày và bố trí cốt thép như thế nào?
Bản thang bộ 2 vế tầng điển hình có chiều dày bản được chọn là $h_{ban} = 120\text{ mm}$, góc nghiêng $\alpha = 26,5^\circ$. Cốt thép dọc chịu lực sử dụng thép gân CB400-V: Tại vị trí nhịp bản thang bố trí thép $\Phi 12\text{a}130$ ($A_s = 870\text{ mm}^2$), tại vị trí gối bản thang bố trí thép $\Phi 10\text{a}160$ ($A_s = 491\text{ mm}^2$).
5. Giải pháp kết cấu phần ngầm và loại cọc được tác giả lựa chọn cho công trình là gì?
Tác giả lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép chịu tải trọng từ hệ khung và lõi vách truyền xuống đất nền loại B. Đồ án thiết kế móng đơn cho cột điển hình (đài móng M1) và móng bè/đài cọc cho cụm vách lõi thang máy (móng M2), được tính toán sức chịu tải và độ lún theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Tiến Sang đã hoàn thành đầy đủ nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật kết cấu cho công trình Chung cư cao cấp The Florest cao 95 m tại Quận 9, TP. Hồ Chí Minh. Toàn bộ quá trình tính toán từ lựa chọn giải pháp kết cấu khung - lõi, phân tích tải trọng gió theo TCVN 2737:2023, động đất theo TCVN 9386:2012 đến thiết kế sàn, cột, vách và móng cọc khoan nhồi đều tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành. Kết quả phân tích khẳng định công trình đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về ổn định tổng thể, độ cứng chịu lực và tính khả thi trong thi công thực tế.
