Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng thực hiện thiết kế công trình "Chung cư cao cấp The Morning Star", do sinh viên Lê Trần Văn Nguyên thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Châu Đình Thành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (năm 2019).

Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số nhanh tại Thành phố Hồ Chí Minh, dẫn đến tình trạng quỹ đất xây dựng nội thành ngày càng hạn chế và giá đất tăng cao. Nhằm giải quyết nhu cầu nhà ở tiện nghi cho người dân và phù hợp với định hướng phát triển quy hoạch đô thị dãn dân ra các khu vực lân cận trung tâm, việc đầu tư xây dựng các chung cư cao tầng hiện đại là giải pháp quy hoạch và kỹ thuật tất yếu. Công trình được chọn nghiên cứu tọa lạc tại quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh, trên khu đất bằng phẳng, tiếp giáp trục giao thông chính, hệ thống hạ tầng cấp điện và cấp nước hoàn chỉnh, thuận lợi cho việc thi công và bố trí tổng mặt bằng xây dựng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu/thiết kế được giao trong đồ án gồm 3 mảng công việc chính:

  1. Kiến trúc: Thể hiện và chỉnh sửa hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình bằng phần mềm đồ họa chuyên dụng.
  2. Kết cấu:
    • Mô hình hóa, phân tích nội lực, kiểm tra điều kiện sử dụng và thiết kế cốt thép sàn tầng điển hình.
    • Mô hình hóa, phân tích và thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình.
    • Mô hình hóa, phân tích tổng thể không gian và thiết kế khung trục 2 cùng trục C (bao gồm hệ dầm tầng 3, cột C6 và vách cứng P3).
    • Đánh giá điều kiện địa chất, tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi D800 và thiết kế các khối móng cọc (F1, F2, F3, F4 và móng lõi thang F).
    • Mô hình hóa, phân tích ổn định hố đào sâu, thiết kế tường vây bê tông cốt thép barrette dày 800 mm và hệ thanh chống thép hình (shoring) kết hợp cột chống kingpost.
  3. Thi công:
    • Tính toán và thiết kế hệ ván khuôn (coppha) cho các cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực chính (cột, dầm, sàn, vách).
    • Bóc tách khối lượng bê tông và cốt thép kết cấu phần thân.
    • Lập tiến độ thi công công trình và vẽ biểu đồ nhân lực.
    • Thiết kế mặt bằng tổng bình đồ công trường.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và quy trình tổ chức thi công cho tòa nhà chung cư cao tầng. Phạm vi nghiên cứu về không gian là công trình The Morning Star tại quận Bình Thạnh; phạm vi thời gian và tiêu chuẩn kỹ thuật căn cứ vào các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam trong giai đoạn hoàn thành đồ án (2019).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn thiết kế được viện dẫn trong đồ án bao gồm:

  • Cơ sở pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật:
    • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
    • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
    • TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
    • Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép toàn khối, tiêu chuẩn thiết kế móng cọc, tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình, tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật áp dụng:

  • Phương pháp giải tích kết hợp phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) mô hình hóa không gian 3 chiều công trình trên phần mềm ETABS 2017 để phân tích tĩnh học và động học (xác định chu kỳ, tần số dao động riêng, dạng dao động phục vụ tính toán gió động và phổ phản ứng động đất).
  • Phương pháp dải bản (Strip-based FEM) trên phần mềm SAFE v12.1 để phân tích nội lực, chuyển vị đàn hồi ngắn hạn, chuyển vị dài hạn có kể đến nứt và từ biến, từ đó tính toán cốt thép bản sàn và đài móng.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn địa kỹ thuật trên phần mềm PLAXIS v8 mô phỏng bài toán tương tác đất - kết cấu theo từng giai đoạn thi công hố đào sâu (phase), tính toán biến dạng, chuyển vị tường vây barrette và hệ số an toàn ổn định đáy hố đào.
  • Phương pháp thống kê, tổng hợp chỉ tiêu cơ lý địa chất từ số liệu khoan khảo sát hiện trường tại quận Bình Thạnh để xác định sức chịu tải cọc theo đất nền và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.
  • Các công cụ hỗ trợ thể hiện bản vẽ và xử lý số liệu: AutoCAD 2016, Revit 2018, Microsoft Office 2016.

Thông số vật liệu sử dụng trong tính toán:

Cấu kiện / Loại vật liệu Cấp bền / Nhóm thép Thông số kỹ thuật đặc trưng
Bê tông B30 $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$; $R_b = 17\text{ MPa}$; $R_{bt} = 1{,}2\text{ MPa}$; $E_b = 32{,}5 \times 10^3\text{ MPa}$
Cốt thép dọc / đai ($\varnothing < 10\text{ mm}$) AI $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$
Cốt thép dọc chính ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$) AIII $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ Móng, cọc: $50\text{ mm}$; Dầm, cột, vách lõi: $25\text{ mm}$; Sàn: $15\text{ mm}$

Thiết kế và triển khai giải pháp kỹ thuật

Giải pháp kiến trúc và hệ thống kỹ thuật

Công trình có quy mô gồm 16 tầng nổi và 2 tầng hầm:

  • Cao độ chuẩn $\pm 0{,}000\text{ m}$ là cao độ mặt đất tự nhiên; sàn tầng hầm dưới cùng (hầm 2) ở cao độ $-6{,}000\text{ m}$; đỉnh công trình ở cao độ $+47{,}900\text{ m}$.
  • Chiều cao tầng điển hình là $3{,}3\text{ m}$, tầng 1 có chiều cao $4{,}5\text{ m}$.
  • Phân khu chức năng: 2 tầng hầm bố trí bãi đỗ xe và các phòng kỹ thuật; tầng 1 làm sảnh đón, khu mua sắm và dịch vụ giải trí; tầng 2 đến tầng 13 bố trí các căn hộ ở; tầng mái đặt phòng kỹ thuật và sân thượng.
  • Giao thông đứng gồm hệ thống thang máy trung tâm và cầu thang bộ thoát hiểm. Giao thông ngang là hệ thống hành lang giữa bao quanh lõi thang máy.
  • Hạ tầng kỹ thuật: Điện cấp từ lưới thành phố kết hợp máy phát điện dự phòng công suất $150\text{ kVA}$ và trạm biến áp đặt tại tầng hầm; hệ thống ngắt điện tự động định mức từ $1\text{ A}$ đến $80\text{ A}$; hệ thống cấp nước kết hợp bể ngầm và bồn mái; hệ thống thông gió cơ khí kết hợp điều hòa; hệ thống chiếu sáng tự động theo cảm biến hoặc lập trình 24 giờ; quạt tăng áp buồng thang thoát hiểm; kim chống sét phát tia tiên đạo chủ động bán kính bảo vệ $220\text{ m}$.

Giải pháp kết cấu và phần ngầm

  • Hệ kết cấu chịu lực: Lựa chọn hệ hỗn hợp khung kết hợp vách và lõi cứng bê tông cốt thép toàn khối. Lõi cứng dạng hộp kín bao quanh khu vực buồng thang máy và thang bộ, liên kết với hệ cột, dầm sàn sườn đổ toàn khối.
  • Kích thước tiết diện cấu kiện:
    • Bản sàn: Dày $150\text{ mm}$ đối với sàn tầng điển hình, sàn vệ sinh, sàn mái; sàn tầng hầm dày $200\text{ mm}$.
    • Hệ dầm chính: Kích thước $b \times h = 400 \times 600\text{ mm}$.
    • Hệ vách lõi: Chiều dày $b_v = 300\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện $b_v \ge 150\text{ mm}$ và $b_v \ge H_{\text{tầng}}/20 = 4500/20 = 225\text{ mm}$.
    • Cột chịu lực: Tiết diện thay đổi giảm dần theo chiều cao công trình: tầng hầm 1 và tầng 1 dùng tiết diện $800 \times 800\text{ mm}$ (cột biên $600 \times 600\text{ mm}$); tầng 2 đến tầng 4 dùng $700 \times 700\text{ mm}$; tầng 5 đến tầng 9 dùng $600 \times 600\text{ mm}$; tầng 10 đến tầng mái giảm xuống $500 \times 500\text{ mm}$.
  • Kết cấu móng và hố đào sâu: Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$. Tường chắn hố đào sử dụng tường vây barrette bê tông cốt thép dày $800\text{ mm}$ (DW800) kết hợp hệ giằng chống shoring bằng thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$ và hệ cột chống kingpost, thi công theo công nghệ đào mở từ trên xuống từng phần (Bottom-Up).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này giới thiệu địa điểm xây dựng tại quận Bình Thạnh, các điều kiện hạ tầng kỹ thuật xung quanh khu đất, phân tích công năng mặt bằng các tầng từ tầng hầm đến tầng mái, giải pháp tổ chức giao thông đứng (thang máy, thang bộ), giao thông ngang (hành lang giữa), cùng các hệ thống kỹ thuật công trình gồm cấp điện, cấp thoát nước, thông gió, chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy, chống sét chủ động và gom rác thải.

Chương 2: Tổng quan kết cấu công trình

Nội dung chương trình bày cơ sở pháp lý, tiêu chuẩn thiết kế và phần mềm phân tích; phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực đứng (khung - vách lõi BTCT), kết cấu sàn sườn chịu tải trọng ngang, phương án cọc khoan nhồi và tường vây barrette. Chương này xác định các đặc trưng vật liệu bê tông B30, cốt thép AI, AIII, lớp bê tông bảo vệ và đưa ra công thức sơ bộ cùng bảng kích thước tiết diện cột, dầm, sàn, vách.

Chương 3: Tải trọng và tác động

Chương này tính toán toàn bộ tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân kết cấu, các lớp hoàn thiện sàn điển hình, sàn vệ sinh, sàn tầng 1, sàn hầm, sàn mái và tĩnh tải tường xây gạch ống dày $100\text{ mm}$ và $200\text{ mm}$.
  • Hoạt tải sử dụng: Tra cứu theo TCVN 2737:1995 cho từng loại công năng (nhà để xe $5{,}0\text{ kN/m}^2$, căn hộ, hành lang, sảnh, phòng kỹ thuật, mái bằng).
  • Tải trọng gió: Công trình cao $47{,}9\text{ m} > 40\text{ m}$ thuộc vùng áp lực gió II-A ($W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$), địa hình C. Tác giả tính toán thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 qua 12 mode dao động từ mô hình ETABS. Tần số dao động riêng thứ nhất $f_1 < 1{,}3\text{ Hz}$ nên phải tính toán thành phần động theo các mode tịnh tiến và xoắn, sau đó lập bảng tổng hợp tải trọng gió tĩnh, gió động và tổ hợp gió tác dụng vào tâm cứng từng tầng.
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động. Vị trí xây dựng có đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}0853g$, công trình cấp II có hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1{,}0$, dẫn đến gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}0853g > 0{,}08g$ (thuộc diện phải thiết kế kháng chấn), loại nền đất C. Hệ số ứng xử tính toán cho hệ hỗn hợp tương đương khung là $q = 3{,}9$. Gia tốc nền thẳng đứng $a_{vg} < 0{,}25g$ nên bỏ qua thành phần động đất theo phương đứng.
  • Thiết lập 19 trường hợp và tổ hợp tải trọng phục vụ tính toán độ bền, chuyển vị đỉnh, lật và chuyển vị lệch tầng.

Chương 4: Thiết kế sàn tầng điển hình

Tác giả sử dụng phần mềm SAFE v12.1 để mô hình hóa toàn bộ mặt bằng sàn tầng điển hình chịu các trường hợp tĩnh tải và hoạt tải. Chương trình bố trí các dải dải strip theo layer A và layer B để trích xuất biểu đồ mô men uốn $M_{11}$, $M_{22}$. Kết quả phân tích được dùng để kiểm tra độ võng ngắn hạn, độ võng dài hạn có xét nứt và từ biến theo TCVN 5574:2012, kiểm tra bề rộng khe nứt và tính toán cốt thép chịu lực cho các dải bản.

Chương 5: Thiết kế cầu thang tầng điển hình

Trình bày sơ bộ kích thước hình học bản thang, tải trọng lớp cấu tạo bản nghiêng và bản chiếu nghỉ, xác lập sơ đồ tính toán kết cấu dạng bản chịu uốn 1 vế, trích xuất biểu đồ lực cắt và mô men uốn, kiểm tra chuyển vị bản thang và tính toán cốt thép dọc chịu lực cùng cốt thép phân bố cấu tạo.

Chương 6: Thiết kế khung trục 2 – trục C

Chương này thực hiện kiểm tra các điều kiện an toàn tổng thể của tòa nhà: kiểm tra gia tốc đỉnh, chống lật, chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng. Sau đó, tiến hành thiết kế chi tiết:

  • Dầm khung tầng điển hình (tầng 3): Tính cốt thép dọc chịu mô men âm và dương từ tổ hợp bao nội lực, tính cốt đai kháng chấn và cấu tạo neo nối cốt thép.
  • Cột C6 (đoạn tầng 2 lên tầng 3): Tính toán cốt thép chịu nén uốn lệch tâm xiên theo biểu đồ tương tác, tính cốt đai giữ ổn định và kháng chấn.
  • Vách P3 (tầng 3): Tính toán cốt thép chịu lực theo phương pháp vùng biên chịu mô men (boundary element method), bố trí thép tập trung vùng biên và cốt thép phân bố thân vách.

Chương 7: Thiết kế móng

Dựa trên số liệu địa chất tại quận Bình Thạnh, tác giả tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ theo vật liệu, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo cường độ đất nền và theo công thức kinh nghiệm của Nhật Bản dựa vào chỉ số SPT. Xác định số lượng cọc sơ bộ và độ cứng cọc đơn, sau đó tiến hành mô hình hóa và thiết kế chi tiết các móng: móng đơn đài cọc F4 (trục D-4), F2 (trục D-1), F3 (trục E-3), F1 (trục A-1) và móng băng/móng bè đài cọc cụm vách lõi thang F. Các bước tính toán bao gồm: kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc ($P_{\max} \le 1{,}2 R_{\text{cọc}}$, $P_{\min} \ge 0$), kiểm tra ổn định nền và tính lún khối móng quy ước, kiểm tra chống xuyên thủng đáy đài và tính toán cốt thép đài móng theo hai phương.

Chương 8: Thiết kế tường vây tầng hầm và hệ thanh chống Shoring

Chương này giải quyết bài toán thi công phần ngầm sâu 2 tầng hầm. Tác giả thiết lập bài toán trong PLAXIS v8 với các thông số địa kỹ thuật, mô đun biến dạng $E$, hệ số Poisson $\nu$, hệ số tương tác phần tử tiếp xúc $R_{\text{inter}}$, mực nước ngầm và phụ tải mặt đất. Mô phỏng tuần tự các giai đoạn thi công đào đất theo phương pháp Bottom-Up kết hợp hạ mực nước ngầm và lắp đặt 2 tầng thanh chống shoring thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$. Trích xuất biểu đồ bao mô men, lực cắt, chuyển vị ngang tường barrette dày $800\text{ mm}$, phân tích độ lún mặt đất xung quanh, chuyển vị trồi đáy hố đào và tính toán hệ số an toàn ổn định tổng thể. Sử dụng phần mềm ETABS v17 để mô hình kiểm tra hệ thanh chống thép hình shoring về điều kiện bền, độ mảnh quy ước và ổn định tổng thể trong cũng như ngoài mặt phẳng. Tính toán cốt thép chịu lực cho tường vây DW800.

Chương 9: Tổ chức thi công

Trình bày giải pháp công nghệ thi công kết cấu phần thân bê tông cốt thép toàn khối: bóc tách khối lượng bê tông và cốt thép của dầm, cột, sàn, vách; lựa chọn máy móc và thiết bị nâng phục vụ thi công (cần trục tháp, máy bơm bê tông); phân chia đợt và phân đoạn đổ bê tông; tính toán thiết kế chi tiết hệ ván khuôn gỗ phủ phim TEKCOM (tính toán ván đáy, ván thành, sườn dọc, sườn ngang/đứng, gông thép và cây chống xiên cho cột, vách, dầm, sàn); lập tiến độ thi công phần thân theo định mức nhân công và vẽ biểu đồ nhân lực; thiết kế tổng bình đồ mặt bằng công trường.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

  • Kiểm tra võng sàn điển hình: Nhịp lớn nhất của ô sàn là $L = 10\text{ m}$, độ võng giới hạn cho phép theo TCVN 5574:2012 là $[f_{gh}] = 25\text{ mm}$. Kết quả phân tích chuyển vị lớn nhất trên SAFE v12.1 đạt $f_{\max} = 8{,}024\text{ mm} < [f_{gh}] = 25\text{ mm}$, kết cấu sàn đáp ứng điều kiện độ võng cho phép.
  • Phân tích động lực học kết cấu: Mô hình không gian 12 mode dao động trong ETABS xác định được mode 1 dao động tịnh tiến theo phương Y ($U_Y$), mode 2 dao động tịnh tiến theo phương X ($U_X$) và mode 3 dao động xoắn thuần túy ($R_Z$). Tần số dao động cơ bản $f_1 < 1{,}3\text{ Hz}$ đã làm cơ sở kích hoạt tính toán thành phần động của gió theo TCXD 229:1999.
  • Phân tích động đất: Với các tham số $a_g = 0{,}0853g$ và hệ số ứng xử $q = 3{,}9$ cho hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung, đồ án đã tính toán và kiểm tra toàn bộ điều kiện kháng chấn theo TCVN 9386:2012.
  • Kiểm tra hố đào sâu: Mô phỏng PLAXIS qua các pha thi công (phase 1 đến phase 12) khẳng định hệ tường vây barrette $800\text{ mm}$ cùng 2 tầng giằng chống shoring $H350 \times 350 \times 12 \times 19$ đảm bảo hệ số an toàn ổn định hố móng ở các cao độ đào sâu khác nhau, khống chế độ lún nền xung quanh và chuyển vị ngang tường chắn trong phạm vi cho phép.
  • Hệ thống ván khuôn: Thiết kế chi tiết hệ ván khuôn phủ phim TEKCOM cho cột, dầm, sàn, vách thỏa mãn cả điều kiện bền và điều kiện độ võng theo các sơ đồ tính toán sườn dọc, gông và chống xiên.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

Đồ án đã xây dựng một hồ sơ thiết kế kỹ thuật đồng bộ và hoàn chỉnh cho một công trình chung cư cao tầng thực tế:

  • Kết hợp giải pháp kết cấu phần thân chịu tải trọng ngang phức tạp (gió động và động đất) với giải pháp thi công kết cấu phần ngầm nhiều rủi ro (hố đào sâu 2 tầng hầm trong đô thị).
  • Ứng dụng chuỗi phần mềm chuyên dụng trong xây dựng (ETABS, SAFE, PLAXIS, AutoCAD, Revit) để giải quyết các bài toán kỹ thuật từ phân tích kết cấu vĩ mô đến chi tiết cấu kiện và mô phỏng địa kỹ thuật phi tuyến.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận từ văn bản

  • Về phạm vi tính toán kết cấu: Đồ án chỉ tập trung tính toán thiết kế chi tiết cho các cấu kiện chỉ định đại diện bao gồm sàn tầng điển hình, cầu thang bộ điển hình, khung phẳng trục 2 và trục C, cột C6, vách P3 và một số móng điển hình (F1, F2, F3, F4, F), chưa triển khai chi tiết cho toàn bộ các trục khung và cấu kiện móng còn lại của tòa nhà.
  • Về mô hình bài toán hố đào: Mô phỏng trên phần mềm PLAXIS v8 được thực hiện theo bài toán biến dạng phẳng 2 chiều (mặt cắt đại diện chiều rộng $1\text{ m}$), chưa phản ánh hết hiệu ứng không gian 3 chiều tại các góc hố đào và tương tác không gian thực tế giữa hệ thanh chống shoring dạng mạng lưới với vách hố móng.
  • Về phạm vi thi công: Phần tổ chức thi công mới chỉ tập trung tính toán khối lượng, ván khuôn và tiến độ cho phần kết cấu thân bê tông cốt thép; công tác hoàn thiện và hệ thống cơ điện (M&E) chưa được phân tích lập tiến độ chi tiết.

Hướng mở rộng nghiên cứu

  • Mở rộng mô hình hóa hố đào sâu và hệ giằng chống shoring trong môi trường mô phỏng 3 chiều (PLAXIS 3D) để đánh giá chính xác biến dạng cục bộ tại các vị trí góc mở hố móng.
  • Áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu đến quản lý tiến độ 4D và dự toán chi phí 5D cho toàn bộ vòng đời xây dựng dự án.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này cung cấp giá trị tham khảo chuyên môn cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Làm tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về cấu trúc, khối lượng công việc, phương pháp phân tích và cách trình bày đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng công trình cao tầng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình phân tích thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 và phân tích phổ phản ứng dao động chịu động đất theo TCVN 9386:2012 tích hợp trên phần mềm ETABS.
  • Kỹ sư địa kỹ thuật và thi công tầng hầm: Tham khảo bài toán mô phỏng tuần tự các giai đoạn thi công đào đất hố móng sâu 2 tầng hầm bằng tường vây barrette kết hợp hệ chống shoring và cột kingpost trên PLAXIS v8, cùng quy trình kiểm tra ổn định thanh chống thép hình.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và phân khu chức năng chính của công trình The Morning Star được xác lập như thế nào?

Công trình gồm 16 tầng nổi và 2 tầng hầm. Cao độ chuẩn $\pm 0{,}000\text{ m}$ là mặt đất tự nhiên, cao độ đáy sàn tầng hầm 2 là $-6{,}000\text{ m}$, và đỉnh công trình đạt cao độ $+47{,}900\text{ m}$. Chiều cao tầng 1 là $4{,}5\text{ m}$, chiều cao tầng điển hình (từ tầng 2 trở lên) là $3{,}3\text{ m}$. Hai tầng hầm dùng làm bãi đỗ xe và phòng kỹ thuật; tầng 1 làm khu thương mại, sảnh đón; các tầng 2–13 là căn hộ ở; tầng mái bố trí phòng kỹ thuật và sân thượng.

2. Tại sao công trình bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và thành phần động đất?

Theo TCVN 2737:1995, các công trình có chiều cao lớn hơn $40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thành phần động của gió; công trình The Morning Star cao $47{,}9\text{ m}$ nên thuộc đối tượng áp dụng. Kết quả phân tích động học cho thấy tần số dao động riêng cơ bản $f_1 < 1{,}3\text{ Hz}$, do đó phải tính toán thành phần động của gió tác dụng lên công trình. Về động đất, công trình xây dựng tại quận Bình Thạnh có gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}0853g > 0{,}08g$ theo TCVN 9386:2012, vì vậy bắt buộc phải tính toán thiết kế kháng chấn theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi.

3. Cấu kiện sàn tầng điển hình được phân tích bằng công cụ nào và kết quả kiểm tra chuyển vị ra sao?

Bản sàn tầng điển hình dày $150\text{ mm}$ được mô hình hóa và phân tích bằng phần mềm SAFE v12.1 theo phương pháp dải strip (layer A và layer B). Kết quả kiểm tra võng ngắn hạn cho thấy độ võng lớn nhất đạt $f_{\max} = 8{,}024\text{ mm}$, nhỏ hơn nhiều so với độ võng giới hạn cho phép $[f_{gh}] = 25\text{ mm}$ (ứng với nhịp sàn lớn nhất $L = 10\text{ m}$) theo quy định của TCVN 5574:2012, đảm bảo đầy đủ yêu cầu về điều kiện sử dụng bình thường.

4. Giải pháp kết cấu phần ngầm và biện pháp giữ ổn định hố đào sâu 2 tầng hầm được lựa chọn trong đồ án là gì?

Đồ án sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ cắm vào tầng đất chịu lực tốt. Đối với kết cấu tầng hầm và hố đào sâu, tác giả chọn tường vây barrette bê tông cốt thép dày $800\text{ mm}$ (DW800) kết hợp hệ thanh chống ngang bằng thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$ và hệ cột chống đứng kingpost, thi công đào đất theo phương pháp Bottom-Up qua các giai đoạn có kiểm soát mực nước ngầm và biến dạng thành hố móng.

5. Tiết diện cột chịu lực và vách cứng của tòa nhà được xác định với kích thước bao nhiêu?

Tiết diện cột thay đổi giảm dần theo chiều cao nhằm tối ưu hóa vật liệu: tầng hầm 1 và tầng 1 dùng cột $800 \times 800\text{ mm}$; tầng 2 đến tầng 4 dùng cột $700 \times 700\text{ mm}$; tầng 5 đến tầng 9 dùng cột $600 \times 600\text{ mm}$; tầng 10 đến tầng mái dùng cột $500 \times 500\text{ mm}$. Chiều dày vách cứng và lõi buồng thang được chọn thống nhất là $b_v = 300\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ và độ cứng theo tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư The Morning Star" của sinh viên Lê Trần Văn Nguyên là công trình học thuật chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, giải quyết trọn vẹn và bài bản nhiệm vụ thiết kế từ kiến trúc, kết cấu phần thân, kết cấu móng ngầm đến quy trình công nghệ thi công. Nghiên cứu đã ứng dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999, TCVN 9386:2012, TCVN 5574:2012) kết hợp hệ thống phần mềm kỹ thuật chuyên sâu (ETABS, SAFE, PLAXIS) để kiểm soát các tác động động lực học và bài toán địa kỹ thuật phức tạp. Toàn bộ các kết quả tính toán về độ bền, ổn định, chuyển vị và an toàn hố đào đều được kiểm tra thỏa mãn quy chuẩn, tạo thành tài liệu tham khảo có độ tin cậy kỹ thuật cao cho sinh viên và kỹ sư xây dựng dân dụng.