Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế chung cư Tân Hòa Đông 1B 18 tầng của SV Phạm Văn Khanh

Đề 86 chung cư Tân Hòa Đông 1B 18F là đồ án tốt nghiệp đại học tập trung vào kiến trúc, quy hoạch và thiết kế căn hộ. Tìm hiểu chi tiết dự án.

• Tác giả: Phạm Văn Khanh
• Trường học: Đại học Tốt Nghiệp
• Chuyên ngành: Kiến trúc
• Đề tài: Đồ án tốt nghiệp: Chung cư Tân Hòa Đông 1B 18F
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp

Tóm tắt

I. Tổng quan về đề 86 chung cư Tân Hòa Đông 1B 18F

Đề 86 chung cư Tân Hòa Đông 1B 18F là đồ án tốt nghiệp đại học của sinh viên Phạm Văn Khanh. Công trình có quy mô 18 tầng nổi và 1 tầng hầm, tọa lạc tại khu vực Tân Hòa Đông. Đây là dự án thiết kế hoàn chỉnh bao gồm phần kiến trúc và kết cấu. Phần kiến trúc thể hiện bố cục mặt bằng các tầng, hệ thống giao thông công trình, giải pháp thông thoáng tự nhiên. Phần kết cấu tập trung vào thiết kế khung chịu lực, sàn bê tông cốt thép, cầu thang và hệ thống móng. Đồ án áp dụng tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam hiện hành. Phương pháp tính toán sử dụng cả giải tay truyền thống và phần mềm chuyên dụng. Công trình minh họa quy trình thiết kế một tòa nhà chung cư cao tầng từ giai đoạn lập nhiệm vụ thiết kế đến thống kê vật liệu. Đồ án có giá trị học thuật cao, giúp sinh viên hiểu rõ toàn bộ quy trình thiết kế công trình dân dụng phức tạp.

1.1. Quy mô và chức năng công trình

Công trình chung cư Tân Hòa Đông 1B có 18 tầng nổi phục vụ mục đích ở và một tầng hầm dành cho đậu xe. Các tầng điển hình bố trí căn hộ với diện tích đa dạng, phù hợp nhu cầu sử dụng khác nhau. Hệ thống thang bộ và thang máy được bố trí tại trục A-B đảm bảo giao thông đứng thuận tiện. Mặt bằng các tầng được tối ưu hóa để tăng diện tích sử dụng và đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho từng căn hộ. Giải pháp thông thoáng được tính toán kỹ lưỡng, giúp lưu thông không khí hiệu quả trong toàn bộ công trình.

1.2. Cấu trúc báo cáo đồ án

Báo cáo đồ án được chia thành sáu chương chính. Chương 1 trình bày kiến trúc công trình bao gồm mặt bằng, mặt đứng và mặt cắt. Chương 2 nêu cơ sở thiết kế, tiêu chuẩn sử dụng và lựa chọn giải pháp kết cấu. Chương 3 tập trung thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình bằng phương pháp cổ điển và phần mềm SAFE V16. Chương 4 thiết kế cầu thang trục A-B. Chương 5 trình bày thiết kế khung trục B sử dụng phần mềm ETABS. Chương 6 thống kê vật liệu và tổng hợp chi phí thi công.

II. Phân tích thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình

Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình là phần trọng tâm của đồ án. Phương pháp tính toán được áp dụng gồm giải tay theo lý thuyết tấm và giải bằng phần mềm SAFE V16. Trước hết, xác định tổng tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng sử dụng và các tải trọng khác. Bố cục sàn được đánh số cụ thể để dễ quản lý và tính toán. Với phương pháp cổ điển, nội lực các ô sàn được xác định theo bảng hệ số. Cốt thép được tính toán cho từng ô sàn dựa trên biểu đồ mômen uốn. Phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm SAFE tạo mô hình chi tiết hơn. Kết quả cho phép kiểm tra vết nứt và độ võng sàn theo tiêu chuẩn. So sánh hai phương pháp giúp đánh giá độ chính xác và tính tin cậy của kết quả tính toán. Phần này minh họa kỹ năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn thiết kế công trình cao tầng.

2.1. Xác định tải trọng và nội lực sàn

Tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm nhiều thành phần. Trọng lượng bản thân kết cấu bê tông cốt thép chiếm tỷ trọng lớn. Tải trọng sử dụng được xác định theo quy chuẩn, phụ thuộc chức năng phòng. Tải trọng hoàn thiện gồm lớp sàn, trần và các lớp cách âm cách nhiệt. Nội lực trong các ô sàn gồm mômen uốn, lực cắt và lực dọc. Phương pháp cổ điển sử dụng bảng hệ số để phân phối tải trọng theo hai phương. Kết quả nội lực là cơ sở để tính toán lượng cốt thép cần thiết cho mỗi ô sàn.

2.2. So sánh phương pháp tính tay và phần mềm SAFE

Phương pháp tính tay dựa trên lý thuyết tấm đàn hồi với các giả thiết đơn giản hóa. Cách tiếp cận này phù hợp cho sơ bộ thiết kế và kiểm tra nhanh. Phần mềm SAFE V16 sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, tạo mô hình chi tiết hơn. SAFE cho phép kiểm tra thêm vết nứt và độ võng mà tính tay khó thực hiện chính xác. Kết quả so sánh cho thấy sai số giữa hai phương pháp nằm trong khoảng chấp nhận được. Việc sử dụng đồng thời cả hai phương pháp tăng độ tin cậy cho thiết kế kết cấu sàn công trình.

III. Giải pháp thiết kế khung và cầu thang công trình

Hệ kết cấu khung chịu lực chính của công trình được thiết kế tại trục B sử dụng phần mềm ETABS. Mô hình tính toán bao gồm toàn bộ tòa nhà 18 tầng. Tải trọng tác dụng gồm tải trọng đứng từ sàn, tải trọng thang bộ, thang máy và tải trọng gió ngang. Các trường hợp tổ hợp tải trọng được xây dựng theo quy chuẩn hiện hành. Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh công trình đảm bảo độ cứng ngang. Kiểm tra ổn định chống lật là yêu cầu bắt buộc đối với nhà cao tầng. Cốt thép cột được tính toán cho cả hai phương với cốt dọc và cốt đai. Dầm chính và dầm phụ được thiết kế theo nội lực từ mô hình ETABS. Cầu thang trục A-B gồm bản thang nghiêng và dầm chiếu nghỉ. Thiết kế cầu thang tính đến tải trọng sử dụng và trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo. Vách chịu lực cũng được tính toán cốt thép dọc và cốt đai theo nguyên lý cột ngắn chịu lực lệch tâm.

3.1. Thiết kế khung trục B bằng phần mềm ETABS

Phần mềm ETABS được sử dụng để xây dựng mô hình không gian toàn bộ công trình. Mô hình xuất dạng dao động và tính toán gió động theo quy chuẩn. Tải trọng gió được xác định dựa trên áp suất gió cơ bản và hệ số hình dạng. Tổ hợp tải trọng gồm nhiều trường hợp bất lợi nhất cho từng loại cấu kiện. Kiểm tra chuyển vị ngang đảm bảo giới hạn võng cho phép. Kiểm tra ổn định chống lật với hệ số an toàn đạt yêu cầu. Kết quả nội lực từ ETABS là cơ sở tính toán cốt thép cột, dầm và vách.

3.2. Thiết kế cầu thang và dầm chiếu nghỉ

Cầu thang trục A-B được thiết kế với kích thước phù hợp quy chuẩn thoát hiểm. Bản thang nghiêng chịu tải trọng trọng lượng bản thân và tải trọng sử dụng. Tải trọng được chiếu lên phương ngang để tính toán nội lực uốn. Cốt thép bản thang được bố trí cả hai phương chịu lực. Dầm chiếu nghỉ được tính toán bằng phần mềm SAP2000 với sơ đồ dầm liên tục. Cốt thép dọc và cốt đai dầm chiếu nghỉ được thiết kế theo nguyên lý dầm bê tông cốt thép. Dầm chiếu tới cũng được thiết kế tương tự, đảm bảo liên kết ổn định với hệ khung chính.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của đồ án

Đồ án tốt nghiệp đề 86 chung cư Tân Hòa Đông 1B 18F hoàn thành đầy đủ các yêu cầu thiết kế công trình cao tầng. Kết quả cho thấy giải pháp sàn không dầm ứng lực trước có nhiều ưu điểm vượt trội. Chiều dày sàn giảm đáng kể, giảm tải trọng ngang và tải trọng đứng truyền xuống móng. Độ cứng sàn tăng lên, thỏa mãn yêu cầu sử dụng bình thường. Cốt thép ứng lực trước đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tĩnh tải, tiết kiệm vật liệu. Tuy nhiên, phương án sàn BubbleDeck và Uboot Beton cũng đáng cân nhắc. Công nghệ mới này tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, tăng khả năng vượt nhịp lên 15m. Thời gian thi công giảm và chi phí dịch vụ kèm theo thấp hơn. Đồ án minh họa quy trình thiết kế toàn diện từ kiến trúc đến kết cấu. Kiến thức tích lũy từ đồ án có giá trị ứng dụng cao trong thực hành nghề nghiệp sau này.

4.1. Ưu nhược điểm các phương án sàn

Sàn không dầm ứng lực trước giúp giảm chiều dày sàn và tải trọng công trình. Độ cứng sàn tăng, sơ đồ chịu lực tối ưu do cốt thép đặt đúng vị trí mômen lớn nhất. Nhược điểm là thiết bị thi công phức tạp, yêu cầu tay nghề cao. Giá thành thiết bị cao và trong nước chưa sản xuất được. Sàn BubbleDeck sử dụng quả bóng nhựa thay thế bê tông không chịu lực ở giữa bản. Công nghệ này tăng khoảng cách lưới cột, giảm tường vách chịu lực. Tuy nhiên, đây là công nghệ mới tại Việt Nam, nguồn cung còn hạn chế.

4.2. Ý nghĩa học thuật và ứng dụng nghề nghiệp

Đồ án giúp sinh viên nắm vững quy trình thiết kế công trình cao tầng từ đầu đến cuối. Kỹ năng sử dụng phần mềm ETABS, SAFE và SAP2000 được rèn luyện qua thực tế tính toán. Việc so sánh phương pháp tay và phần mềm giúp đánh giá độ chính xác kết quả. Kiến thức về tiêu chuẩn thiết kế và quy chuẩn xây dựng được áp dụng cụ thể. Đồ án là nền tảng vững chắc cho công việc thiết kế kết cấu tại các công ty tư vấn xây dựng. Kinh nghiệm tích lũy từ đồ án có thể áp dụng trực tiếp vào các dự án chung cư thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 | KIẾN TRÚC Trang 24 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: PHẠM VĂN KHANH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ 2. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Nội dung tính toán đặt ra gồm 2 yêu cầu: Thiết kế kết cấu khung trục và Thiết kế kết cấu móng cho công trình được giao. Thiết kế kết cấu khung Yêu cầu thiết kế khung tối thiểu 15 tầng trở lên. Thiết kế sàn tầng điển hình.

Thiết kế cầu thang, lõi thang máy. Thiết kế 1 khung trục: Sử dụng mô hình khung không gian, có tính thành phần động của gió và bố trí vách cứng hợp lý. Thiết kế kết cấu móng Tính toán 2 phương án móng cho công trình: Móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi cho: Khung thiết kế tương ứng. Lõi thang máy của công trình.

TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG  TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế  TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bêtông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế  TCVN 198 – 1997: Nhà cao tầng. Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối  TCXD 195-1997: Nhà Cao Tầng - Thiết Kế Cọc Khoan Nhồi  TCVN 10304 – 2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế  TCVN 299 – 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995.  TCVN 9362 – 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2. Tải trọng Tải trọng đứng: Trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng… có giá trị khá lớn và tăng dần theo số tầng cao của tòa nhà.

Tải trọng ngang: Tải gió (gió tĩnh, gió động), tải động đất: là yếu tố rất quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, quyết định nội lực và chuyển vị của công trình. Chuyển vị Bao gồm chuyển vị ngang và chuyển vị đứng. Trong đó nếu chuyển vị ngang lớn sẽ làm tăng giá trị nội lực, do độ lệch tâm tăng theo, có thể làm hư hỏng các bộ phận phi kết cấu (tường, vách ngăn…), làm tăng dao động ngôi nhà, làm cho con người có cảm giác khó chịu và hoảng sợ, có thể làm mất ổn định tổng thể nhà. Chuyển vị ngang nhà không được vượt quá giới hạn cho phép.4 – [TCVN 5574 - 2012: Kết cấu bêtông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế] có quy định: Kết cấu khung nhà nhiều tầng: f/H ≤ 1/500 2.

Hệ kế cấu chính Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:  Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng.  Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi.  Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép. Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình.

Chương 3 | CƠ SỞ THIẾT KẾ Trang 25 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: PHẠM VĂN KHANH 2. Hệ khung Được cấu tạo từ các cấu kiện dạng thanh (cột, dầm) liên kết cứng với nhau tạo nút. Hệ khung có khả năng tạo ra không gian tương đối lớn và linh hoạt với những yêu cầu kiến trúc khác nhau. Sơ đồ làm việc rõ ràng, tuy nhiên khả năng chịu tải trọng ngang kém, sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 15 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10 – 12 tầng nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8 và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9.

Hệ khung vách Sử dụng phù hợp với mọi giải pháp kiến trúc nhà cao tầng. Thuận tiện cho việc áp dụng linh hoạt các công nghệ xây khác nhau như vừa có thể lắp ghép vừa có thể đổ tại chỗ các kết cấu bêtông cốt thép. Vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang, được đổ toàn khối bằng hệ thống ván khuôn trượt, có thể thi công sau hoặc trước. Hệ khung vách có thể sử dụng hiệu quả với các kết cấu có chiều cao trên 40m.

Hệ khung lõi Lõi cứng chịu tải trọng ngang của hệ, có thể bố trí trong hoặc ngoài biên. Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi hoặc qua các cột trung gian. Phần trong lõi thường bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật của nhà cao tầng. Sử dụng hiệu quả với các công trình có độ cao trung bình hoặc lớn có mặt bằng đơn giản.

Hệ lõi hộp Thích hợp cho công trình siêu cao tầng vì khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chịu tải trọng ngang rất lớn. Hệ kết cấu sàn Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu. Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng. Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình.

Xét các phương án sàn 2. Hệ sàn sườn Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.  Ưu điểm  Tính toán đơn giản.  Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.

 Nhược điểm  Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu.  Không tiết kiệm không gian sử dụng. Hệ sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m.  Ưu điểm  Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ.

Chương 3 | CƠ SỞ THIẾT KẾ Trang 26 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: PHẠM VĂN KHANH  Nhược điểm  Không tiết kiệm, thi công phức tạp.  Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng. Sàn không dầm có mũ cột (sàn nấm) Sàn nấm là sàn không có dầm, bản sàn tựa trực tiếp lên cột.

Xung quanh vùng sàn gối lên cột có thể loe rộng đầu cột ra thành mũ cột, hoặc tăng chiều dày bản sàn thành bản đầu cột.  Ưu điểm  Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình.  Tiết kiệm được không gian sử dụng.  Dễ phân chia không gian.

 Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…  Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa.  Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản.  Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành.  Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm.

 Nhược điểm  Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu.  Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn. Sàn không dầm ứng lực trước – Sàn dự ứng lực  Ưu điểm  Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm.  Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng.

 Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường.  Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tĩnh tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép.  Nhược điểm  Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu.  Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được.

Sàn bêtông BubbleDeck & Uboot Beton Bản sàn bêtông BubbleDeck & Uboot Beton phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp với hệ cột, vách chịu lực, sử dụng quả bóng nhựa, hộp nhựa tái chế để thay thế phần bêtông không hoặc ít tham gia chịu lực ở thớ giữa bản sàn.  Ưu điểm Chương 3 | CƠ SỞ THIẾT KẾ Trang 27 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: PHẠM VĂN KHANH Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng. Tạo không gian rộng cho thiết kế nội thất. Tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp, và có thể lên tới 15m mà không cần ứng suất trước, giảm hệ tường, vách chịu lực.

Giảm thời gian thi công và các chi phí dịch vụ kèm theo.  Nhược điểm  Đây là các công nghệ mới vào Việt Nam nên lý thuyết tính toán chưa được phổ biến. Khả năng chịu cắt, chịu uốn giảm so với sàn bêtông cốt thép thông thường cùng độ dày. Kết luận hệ kết cấu chịu lực chính  Tổng quan kích thước công trình  Quy mô công trình 1 tầng hầm và 15 tầng nổi, tổng chiều cao 48.3m, dựa trên đặc điểm của các giải pháp kết cấu đã trình bày, chọn hệ khung kết hợp vách làm kết cấu chịu lực cho công trình là phù hợp nhất.

 Công trình với tổng quy mô là 16 tầng, với kích thước bước nhịp lớn nhất là 8. Chính vì vậy cần có lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp và đảm bảo tính hiệu quả cho công trình.