Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Cao Ốc Căn Hộ BMC - HCMUTE

Đồ án nghiên cứu hcmute cao ốc căn hộ bmc, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Nguyễn Công Thành
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Sỹ Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
• Đề tài: Cao Ốc Căn Hộ BMC
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
• CAPSTONE PROJECT’S TASK
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
• 1.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ:
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
• 1.2.1. Vị trí xây dựng công trình:
• 1.2.2. Các điều kiện khí hậu tự nhiên của thành phố Hồ Chí Minh:
• 1.2.3. Sơ lược về địa hình:
• 1.3. QUY MÔ VÀ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH:
• 1.4. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ:
• 1.4.1. Thiết kế tổng mặt bằng:
• 1.4.2. Giải pháp thiết kế kiến trúc:
• 1.4.3. Giải pháp kết cấu:
• 1.4.4. Giao thông nội bộ công trình:
• 1.4.5. Các giải pháp kỹ thuật khác:
• 1.5. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ:
• 1.5.1. Tải trọng và tác động:
• 1.5.2. Kết cấu bê tông cốt thép
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG
• 2.1. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG:
• 2.1.1. Hoạt tải sử dụng:
• 2.1.2. Tải trọng gió:
• 2.1.3. Tải trọng động đất:
• 2.2. TỔ HỢP TẢI TRỌNG:
• 2.3. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CỘT KHUNG TRỤC 2 VÀ KHUNG TRỤC C:
• 2.3.1. Phương pháp tính toán cột:
• 2.3.2. Tính thép cột cho một trường hợp cụ thể:
• 2.3.3. Tính toán cốt đai:
• 2.4. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ VÁCH KHUNG TRỤC 2 VÀ KHUNG TRỤC C:
• 2.4.1. Phương pháp tính toán cốt thép vách:
• 2.4.2. Tính toán cốt thép một trường hợp cụ thể cho vách:
• 2.5. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ DẦM SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH:
• 2.5.1. Tính toán cốt thép dọc
• 2.5.2. Tính toán thép đai:
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT SÀN DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH
• 3.1. CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
• 3.2. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
• 3.2.1. Khai báo tải trọng
• 3.2.2. Chia Strip cho sàn
• 3.2.3. Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực
• 3.2.4. Kiểm tra độ võng sàn
• 3.2.5. Tính toán và bố trí cốt thép
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH
• 4.1. TỔNG QUAN VỀ CẦU THANG TRONG CÔNG TRÌNH:
• 4.2. THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH:
• 4.2.1. Nhiệm vụ thiết kế:
• 4.2.2. Kích thước - tiết diện:
• 4.2.3. Tính toán tải trọng:
• 4.2.4. Mô hình cầu thang trong Etabs:
• 4.2.5. Tính toán nội lực và cốt thép
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI
• 5.1. TỔNG QUAN VỀ BỂ NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH:
• 5.2. TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỒ NƯỚC MÁI:
• 5.2.1. Các thông số sử dụng nước sinh hoạt:
• 5.2.2. Lựa chọn vị trí, kích thước hồ nước mái
• 5.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU HỒ NƯỚC MÁI
• 5.3.1. Xác định kích thước các tiết diện:
• 5.3.2. Xác định tải trọng:
• 5.3.3. Mô hình, xác định nội lực bằng phần mềm SAP2000 và tính toán cốt thép:
• 6. CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ MÓNG
• 6.1. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
• 6.2. PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI
• 6.2.1. Sơ bộ kích thước cọc và đài móng
• 6.2.2. Tính toán sức chịu tải của cọc.
• 6.2.3. BỐ TRÍ HỆ MÓNG CÔNG TRÌNH (Theo điều 7.
• 6.3. TÍNH TOÁN – KIỂM TRA CHI TIẾT MÓNG M6
• 6.3.1. Kiểm tra điều kiện tải tác dụng lên đầu cọc:
• 6.3.2. Kiểm tra phản lực đầu cọc bằng phần mềm SAFE v12.
• 6.3.3. Kiểm tra ổn định nền và độ lún cho móng
• 6.3.4. Kiểm tra xuyên thủng
• 6.3.5. Tính toán cốt thép đài móng
• 6.4. TÍNH TOÁN – KIỂM TRA CHI TIẾT MÓNG LÕI THANG
• 6.4.1. Kiểm tra phản lực đầu cọc
• 6.4.2. Kiểm tra ổn định nền và độ lún cho móng
• 6.4.3. Kiểm tra xuyên thủng
• 6.4.4. Tính toán cốt thép đài móng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LỜI CÁM ƠN

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án cao ốc căn hộ HCMUTE dự án BMC

Đồ án tốt nghiệp cao ốc căn hộ BMC là một công trình nghiên cứu chi tiết, phản ánh nhu cầu thực tiễn về nhà ở và văn phòng cho thuê tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án được xây dựng không chỉ để đáp ứng nhu cầu về không gian sống hiện đại mà còn nhằm mục đích kinh doanh, đón đầu xu hướng tăng trưởng của thị trường bất động sản. Sự phát triển kinh tế và làn sóng đầu tư nước ngoài đã thúc đẩy giá thuê văn phòng và căn hộ, tạo ra một môi trường thuận lợi cho các dự án như cao ốc căn hộ BMC. Công trình này được định vị là một giải pháp toàn diện, cung cấp các dịch vụ đa dạng từ căn hộ cao cấp, văn phòng cho thuê đến các tiện ích thương mại như siêu thị, nhà hàng, và khu thể thao. Vị trí đắc địa tại số 258 Bến Chương Dương, Quận 1, bên cạnh đại lộ Đông Tây, mang lại lợi thế cạnh tranh vượt trội, dễ dàng kết nối với các khu vực trung tâm. Đồ án được thực hiện bởi sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, thể hiện năng lực ứng dụng kiến thức chuyên ngành vào một dự án thực tế phức tạp, từ khâu lên ý tưởng kiến trúc đến tính toán kết cấu chi tiết. Quá trình thực hiện đồ án đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam, đảm bảo công trình không chỉ có giá trị thẩm mỹ mà còn an toàn, bền vững trước các tác động của môi trường. Đây là một ví dụ điển hình về việc đào tạo gắn liền với thực tiễn trong ngành xây dựng.

1.1. Phân tích sự cần thiết và mục tiêu đầu tư dự án

Sự cần thiết đầu tư dự án cao ốc căn hộ BMC xuất phát từ nhu cầu thực tế của thị trường bất động sản TP.HCM. Bối cảnh kinh tế cho thấy giá thuê văn phòng và căn hộ đang tăng đáng kể, tạo ra cơ hội kinh doanh hấp dẫn. Mục tiêu chính của dự án là xây dựng một khu phức hợp đa chức năng để kinh doanh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về căn hộ hiện đại, văn phòng cho thuê và các dịch vụ tiện ích đi kèm. Các dịch vụ này bao gồm trung tâm thương mại, cửa hàng thức ăn nhanh, phòng game, khu giặt ủi, và phòng tập thể dục. Việc tích hợp nhiều tiện ích trong một tòa nhà không chỉ mang lại sự thuận tiện cho cư dân mà còn tối đa hóa hiệu quả sử dụng đất và tiềm năng sinh lời. Đồ án này là một phản ứng kịp thời trước xu hướng phát triển đô thị, nơi các tòa nhà cao tầng đa chức năng đang trở thành lựa chọn ưu tiên.

1.2. Đặc điểm quy mô và vị trí xây dựng công trình BMC

Công trình cao ốc căn hộ BMC tọa lạc tại số 258 Bến Chương Dương, phường Cô Giang, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Đây là vị trí chiến lược, nằm cạnh đại lộ Đông Tây và trong khu quy hoạch các dự án trọng điểm của thành phố. Vị trí này có điều kiện khí hậu tự nhiên đặc trưng của miền Nam với hai mùa mưa nắng rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm là 27°C. Về quy mô, đồ án được triển khai trên khu đất rộng 1.757m², với diện tích xây dựng là 913 m². Công trình bao gồm 22 tầng nổi và 2 tầng hầm, chiều cao tổng thể đạt 80.9m tính đến đỉnh mái. Mật độ xây dựng là 52%, hệ số sử dụng đất là 11 lần, cho thấy sự tối ưu hóa không gian hiệu quả. Các thông số này định hình một công trình có quy mô lớn, đòi hỏi các giải pháp thiết kế và thi công phức tạp, đặc biệt là về kết cấu và nền móng.

1.3. Tổng hợp các tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam TCVN

Toàn bộ quá trình thiết kế và tính toán của đồ án cao ốc căn hộ HCMUTE đều tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam. Các tiêu chuẩn này là cơ sở pháp lý và kỹ thuật quan trọng để đảm bảo an toàn và chất lượng cho công trình. Cụ thể, các tiêu chuẩn chính được áp dụng bao gồm: TCVN 2737-1995 về Tải trọng và tác động; TCVN 9386-2012 về Thiết kế công trình chịu động đất; TCVN 5574-2012 cho Kết cấu bê tông cốt thép; và TCVN 10304-2014 cho Thiết kế móng cọc. Việc áp dụng đúng và đủ các tiêu chuẩn này giúp xác định chính xác các loại tải trọng, lựa chọn vật liệu phù hợp như bê tông cấp độ bền B30 và các loại cốt thép AI, AII, AIII, đồng thời đảm bảo kết cấu có đủ khả năng chịu lực và độ ổn định trong suốt vòng đời sử dụng.

II. Phân tích các thách thức về tải trọng trong thiết kế

Thiết kế một công trình cao tầng như cao ốc căn hộ BMC đặt ra nhiều thách thức lớn, đặc biệt là trong việc tính toán và phân tích các loại tải trọng tác động. Nhà cao tầng không chỉ chịu tác động của tĩnh tải và hoạt tải thông thường mà còn phải đối mặt với các tải trọng ngang phức tạp như gió và động đất. Đây là những yếu tố quyết định đến độ an toàn, ổn định và chi phí của toàn bộ hệ kết cấu. Tải trọng và tác động cần được xác định một cách chính xác theo các tiêu chuẩn kỹ thuật. Sai sót trong giai đoạn này có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng. Một trong những thách thức lớn nhất là việc mô hình hóa và tính toán thành phần động của tải trọng gió, do chiều cao công trình vượt quá 40m. Theo TCXD 229:1999, việc tính toán tải trọng gió động là bắt buộc. Tương tự, tải trọng động đất cũng là một yếu tố không thể bỏ qua, đặc biệt khi TP.HCM nằm trong vùng có nguy cơ động đất. Đồ án đã áp dụng TCVN 9386:2012 để phân tích phổ phản ứng dao động, một phương pháp đòi hỏi sự hỗ trợ của các phần mềm chuyên dụng như phần mềm ETABS để xác định các mode dao động và lực cắt đáy. Việc tính toán chính xác các tải trọng này là tiền đề để lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp, đảm bảo công trình vững chắc trước mọi tác động ngoại lực.

2.1. Xác định các loại tĩnh tải và hoạt tải sử dụng

Tĩnh tải là các tải trọng thường xuyên, bao gồm trọng lượng bản thân của các cấu kiện bê tông cốt thép, tường xây, và các lớp hoàn thiện. Trong đồ án, trọng lượng bản thân kết cấu được phần mềm tự động tính toán. Tải trọng hoàn thiện sàn được quy về tải phân bố đều, ví dụ, sàn tầng điển hình có tải tính toán hoàn thiện là 1.49 k N/m². Hoạt tải là các tải trọng tạm thời, thay đổi tùy theo công năng sử dụng. Giá trị hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995, ví dụ, phòng ở có hoạt tải tính toán là 1.95 kN/m², trong khi khu vực thương mại là 4.80 kN/m². Việc xác định chính xác tĩnh tải và hoạt tải là bước cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng, làm cơ sở cho các bước tính toán kết cấu và nền móng sau này.

2.2. Quy trình tính toán thành phần gió tĩnh và gió động

Với chiều cao 80.9m, công trình bắt buộc phải tính toán cả thành phần tĩnh và động của tải trọng gió. Thành phần gió tĩnh được xác định theo công thức trong TCVN 2737:1995, phụ thuộc vào áp lực gió vùng (W0=0.83 kN/m² cho TP.HCM), hệ số độ cao k(z), và hệ số khí động c. Thành phần tải trọng gió động được tính toán theo TCXD 229:1999. Quy trình này phức tạp hơn, đòi hỏi phải phân tích dao động của công trình để xác định các tần số dao động riêng. Đồ án sử dụng phần mềm ETABS để xác định 12 mode dao động đầu tiên. Từ đó, các hệ số động lực, hệ số tương quan không gian và áp lực động được tính toán để xác định lực gió động tác dụng lên từng tầng. Đây là một bước tính toán quan trọng để đảm bảo độ cứng và ổn định cho nhà cao tầng.

2.3. Phân tích tải trọng động đất theo TCVN 9386 2012

Phân tích tải trọng động đất là một yêu cầu bắt buộc đối với các công trình quan trọng và có chiều cao lớn. Đồ án áp dụng tiêu chuẩn TCVN 9386:2012, sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động. Đầu tiên, gia tốc nền thiết kế được xác định (ag = 0.106g) dựa trên vị trí công trình tại Quận 1. Tiếp theo, hệ số ứng xử của kết cấu (q = 3.9) được lựa chọn dựa trên hệ kết cấu khung-vách và cấp dẻo trung bình. Phổ thiết kế được xây dựng dựa trên các thông số của loại đất nền và chu kỳ dao động cơ bản của công trình. Lực động đất tác dụng lên từng tầng được xác định dựa trên phổ thiết kế và khối lượng hữu hiệu tham gia dao động của từng mode. Kết quả tính toán này sau đó được dùng để tổ hợp tải trọng và thiết kế các cấu kiện kháng chấn.

III. Hướng dẫn giải pháp thiết kế kiến trúc cao ốc tối ưu

Giải pháp thiết kế kiến trúc cho cao ốc căn hộ BMC không chỉ tập trung vào thẩm mỹ mà còn ưu tiên tính công năng, sự tiện nghi và hài hòa với môi trường xung quanh. Thiết kế tổng thể theo phong cách kiến trúc hiện đại, tạo nên một hình khối vững chãi và hoành tráng. Một trong những điểm nhấn của giải pháp thiết kế kiến trúc là việc tối ưu hóa không gian và ánh sáng tự nhiên. Tất cả các căn hộ đều được thiết kế để có mặt tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài, mang lại không khí trong lành và tầm nhìn thoáng đãng. Mặt bằng các tầng được phân chia chức năng một cách khoa học. Hai tầng hầm dành cho bãi đỗ xe và các phòng kỹ thuật. Các tầng khối đế (tầng 1-4) được bố trí cho các dịch vụ thương mại, văn phòng cho thuê. Từ tầng 5 trở lên là không gian dành cho các căn hộ, bao gồm cả căn hộ tiêu chuẩn và penthouse. Chiều cao các tầng được lựa chọn hợp lý, ví dụ tầng hầm cao 3.3m, các tầng thương mại cao 4.5m, và các tầng căn hộ cao 3.3m, đảm bảo không gian thoáng đãng. Bên cạnh đó, các giải pháp kỹ thuật phụ trợ như hệ thống phòng cháy chữa cháy, cấp thoát nước, và giao thông nội bộ cũng được tích hợp một cách đồng bộ, tạo nên một tổng thể công trình an toàn, hiện đại và tiện nghi.

3.1. Bố trí mặt bằng các tầng chức năng điển hình

Việc bố trí mặt bằng các tầng được thực hiện một cách khoa học để tối ưu hóa công năng. Hai tầng hầm chủ yếu dùng làm bãi đỗ xe và khu vực kỹ thuật. Tầng 1 là sảnh chính, siêu thị và khu vực y tế. Tầng 2 bao gồm trung tâm thương mại và khu giải trí. Tầng 3 và 4 được dành cho 8 văn phòng cho thuê với diện tích đa dạng. Từ tầng 5 đến 21 là khu căn hộ. Các tầng chẵn (6, 8, 10...) được bố trí 4 căn hộ penthouse mỗi tầng, trong khi các tầng lẻ (5, 7, 9...) có 8 căn hộ tiêu chuẩn. Các căn hộ có diện tích từ 80.5 đến 189.5 m², được thiết kế hợp lý với 3 phòng ngủ, phòng khách liên thông bếp, đảm bảo không gian rộng rãi và thoáng mát. Mặt bằng tầng mái được dùng để đặt bể nước và hệ thống kỹ thuật thang máy.

3.2. Giải pháp kỹ thuật PCCC cấp thoát nước và chiếu sáng

Các giải pháp kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và tiện nghi cho tòa nhà. Hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) được thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn, bao gồm hệ thống báo cháy tự động ở mỗi tầng và hệ thống chữa cháy vách tường. Hệ thống cấp nước lấy nguồn từ mạng lưới thành phố, được dự trữ trong bể ngầm và bơm lên bể mái. Hệ thống thoát nước xử lý riêng biệt nước mưa và nước thải sinh hoạt trước khi xả ra hệ thống chung. Về chiếu sáng, thiết kế tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên qua hệ thống cửa kính lớn, kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhân tạo được bố trí hợp lý. Ngoài ra, công trình còn có hệ thống điện dự phòng và hệ thống xử lý rác thải hiện đại.

3.3. Thiết kế hệ thống giao thông nội bộ theo phương đứng

Hệ thống giao thông nội bộ được thiết kế để đảm bảo sự lưu thông thuận tiện và nhanh chóng cho cư dân và khách hàng. Giao thông theo phương đứng là yếu tố cốt lõi, bao gồm 3 thang máy tốc độ cao phục vụ việc đi lại và 2 cầu thang bộ thoát hiểm. Kích thước vế thang bộ là 1.17m và 1.23m, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn PCCC. Giao thông theo phương ngang tại mỗi tầng được tổ chức qua các hành lang rộng rãi, kết nối trực tiếp đến các căn hộ, văn phòng và khu vực công cộng. Lối vào công trình được thiết kế hợp lý với một đường dẫn thẳng xuống tầng hầm và một lối vào sảnh chính ở tầng trệt, phân luồng giao thông hiệu quả, tránh ùn tắc.

IV. Phương pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép chi tiết

Phương pháp tính toán kết cấu là phần cốt lõi của đồ án cao ốc căn hộ HCMUTE, quyết định đến sự an toàn và bền vững của công trình. Giải pháp kết cấu được lựa chọn là hệ khung-vách bê tông cốt thép toàn khối. Hệ kết cấu này có nhiều ưu điểm như giá thành hợp lý, độ bền cao, khả năng chịu lửa tốt và dễ dàng tạo hình theo yêu cầu kiến trúc. Việc sử dụng kết hợp hệ vách cứng và khung giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực, đặc biệt là các tải trọng ngang như gió và động đất. Các vách cứng không chỉ tăng cường độ cứng tổng thể mà còn có thể tận dụng làm tường bao che, tiết kiệm không gian. Để phân tích và thiết kế kết cấu, đồ án đã sử dụng các công cụ phần mềm hiện đại. Phần mềm ETABS được dùng để xây dựng mô hình 3D toàn bộ công trình, gán tải trọng và phân tích nội lực trong các cấu kiện như cột, dầm, vách. Sau khi có kết quả nội lực từ các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, việc tính toán và bố trí cốt thép cho từng cấu kiện được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác và hiệu quả, giúp các kỹ sư đưa ra thiết kế tối ưu cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của một công trình nhà cao tầng.

4.1. Nguyên tắc tính toán và thiết kế cột khung chịu lực

Cột là cấu kiện chịu nén quan trọng trong hệ kết cấu. Trong nhà cao tầng, cột thường chịu nén lệch tâm xiên do tác dụng đồng thời của lực dọc và moment uốn theo cả hai phương. Việc tính toán khung và thiết kế cốt thép cho cột được thực hiện theo TCVN 5574:2012. Đồ án sử dụng phương pháp gần đúng, biến đổi bài toán nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương. Quy trình tính toán bao gồm việc xác định nội lực (N, Mx, My) từ phần mềm ETABS, xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, sau đó tính toán momen tương đương và độ lệch tâm tính toán. Dựa trên các giá trị này, diện tích cốt thép yêu cầu được xác định để đảm bảo cột đủ khả năng chịu lực. Cốt thép được bố trí đối xứng hoặc theo chu vi tiết diện để tối ưu hóa khả năng làm việc của cột.

4.2. Mô hình hóa kết cấu bằng phần mềm ETABS chuyên dụng

Việc sử dụng phần mềm ETABS là một bước không thể thiếu trong quy trình thiết kế nhà cao tầng hiện đại. Phần mềm này cho phép xây dựng một mô hình không gian 3D chi tiết của toàn bộ kết cấu công trình. Các cấu kiện như dầm, cột, vách, sàn được mô hình hóa với đúng kích thước và đặc tính vật liệu (bê tông B30, cốt thép các loại). Các loại tải trọng, từ tĩnh tải, hoạt tải đến tải trọng gió và động đất, đều được gán vào mô hình một cách chính xác. ETABS sau đó sẽ thực hiện phân tích phần tử hữu hạn để tính toán nội lực (lực dọc, lực cắt, momen) và chuyển vị tại mọi điểm trên kết cấu. Kết quả phân tích từ ETABS là cơ sở dữ liệu đầu vào quan trọng và đáng tin cậy cho việc thiết kế chi tiết cốt thép cho từng cấu kiện.

4.3. Các trường hợp và nguyên tắc tổ hợp tải trọng cơ bản

Để thiết kế cấu kiện an toàn, cần phải xét đến trường hợp bất lợi nhất do sự kết hợp của nhiều loại tải trọng khác nhau. Nguyên tắc tổ hợp tải trọng được thực hiện theo tiêu chuẩn, kết hợp tĩnh tải, hoạt tải và các tải trọng tạm thời (gió, động đất) với các hệ số vượt tải tương ứng. Đồ án đã xây dựng nhiều tổ hợp nội lực khác nhau để tính toán cốt thép và kiểm tra các trạng thái giới hạn. Ví dụ, tổ hợp cơ bản bao gồm tĩnh tải và một hoặc nhiều hoạt tải. Tổ hợp đặc biệt bao gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng động đất. Các tổ hợp này được định nghĩa trong phần mềm ETABS để tìm ra cặp nội lực nguy hiểm nhất (ví dụ: Nmax, M tương ứng hoặc Mmax, N tương ứng) cho mỗi cấu kiện, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế cốt thép.

V. Bí quyết thiết kế móng cọc khoan nhồi cho công trình

Nền móng là bộ phận quan trọng nhất, quyết định sự ổn định và an toàn của toàn bộ công trình cao tầng. Đối với dự án cao ốc căn hộ BMC, với tải trọng công trình rất lớn và điều kiện địa chất phức tạp tại TP.HCM, giải pháp móng cọc khoan nhồi được lựa chọn là phương án tối ưu. Cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải trọng lớn, có thể thi công đến các lớp đất tốt ở độ sâu lớn, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Quá trình thiết kế móng bắt đầu bằng việc phân tích kỹ lưỡng số liệu địa chất công trình để xác định đặc điểm các lớp đất, từ đó lựa chọn chiều dài và đường kính cọc phù hợp. Sức chịu tải của cọc được tính toán cẩn thận dựa trên cả sức kháng mũi và sức kháng bên, tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 10304-2014. Sau khi xác định sức chịu tải của một cọc đơn, số lượng và cách bố trí cọc trong đài móng được quyết định dựa trên tổng tải trọng từ chân cột và vách truyền xuống. Cuối cùng, đài móng được kiểm tra và tính toán cốt thép bằng các phần mềm chuyên dụng như phần mềm SAFE, đảm bảo đài đủ khả năng chống chọc thủng và chịu uốn, phân phối đều tải trọng lên các đầu cọc.

5.1. Phân tích số liệu địa chất và lựa chọn phương án móng

Bước đầu tiên trong thiết kế móng là phân tích số liệu địa chất từ các hố khoan khảo sát tại khu vực xây dựng. Các báo cáo địa chất cung cấp thông tin chi tiết về chiều dày, thành phần và các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất. Dựa trên các thông tin này và tải trọng lớn của công trình, đồ án đã đi đến quyết định lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi. Phương án này hiệu quả hơn so với các loại móng khác khi chịu tải trọng động và tải trọng ngang do động đất, nhờ vào tính toàn khối và khả năng truyền tải trọng xuống các lớp đất cứng, ổn định ở sâu. Việc lựa chọn phương án móng phù hợp ngay từ đầu là yếu tố then chốt đảm bảo an toàn lâu dài cho công trình.

5.2. Công thức tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Sức chịu tải của cọc là khả năng tối đa mà cọc có thể chịu được trước khi bị phá hoại. Theo TCVN 10304-2014, sức chịu tải của cọc (Qa) được xác định dựa trên tổng sức kháng của đất nền, bao gồm sức kháng mũi cọc (Qp) và sức kháng ma sát thành bên (Qs). Các giá trị này được tính toán dựa trên các chỉ tiêu cơ lý của đất tại mũi cọc và dọc theo thân cọc. Công thức tính toán có xét đến các hệ số tin cậy để đảm bảo an toàn. Ví dụ, đồ án sơ bộ chọn cọc có đường kính D=1.2m và tính toán sức chịu tải cho phép của cọc đơn. Kết quả này là cơ sở để quyết định số lượng cọc cần thiết cho mỗi đài móng dưới cột và vách, đảm bảo tải trọng tác dụng lên mỗi đầu cọc không vượt quá giới hạn cho phép.

5.3. Quy trình kiểm tra và tính toán cốt thép cho đài móng

Sau khi bố trí cọc, đài móng được thiết kế để liên kết các đầu cọc và truyền tải trọng từ kết cấu bên trên. Chiều cao đài móng được chọn sơ bộ để đảm bảo điều kiện chống chọc thủng. Đồ án sử dụng phần mềm SAFE để mô hình hóa đài móng, gán phản lực đầu cọc và tải trọng chân cột. Phần mềm sẽ phân tích và kiểm tra các điều kiện quan trọng như ứng suất đáy móng, kiểm tra xuyên thủng của cột lên đài và của cọc lên đài. Dựa trên biểu đồ momen do SAFE xuất ra, diện tích cốt thép yêu cầu cho lớp trên và lớp dưới của đài móng được tính toán và bố trí. Quy trình này đảm bảo đài móng làm việc như một tấm cứng, phân phối đều tải trọng và đủ khả năng chịu lực.

VI. Đánh giá đồ án định hướng phát triển trong tương lai

Đồ án tốt nghiệp cao ốc căn hộ BMC là một công trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc, thể hiện sự vận dụng tổng hợp và sâu sắc các kiến thức chuyên ngành xây dựng. Đồ án đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra, từ việc thiết kế kiến trúc, tính toán các loại tải trọng phức tạp, đến việc thiết kế chi tiết các cấu kiện kết cấu quan trọng như khung, vách và móng cọc khoan nhồi. Các giải pháp được lựa chọn trong đồ án đều dựa trên cơ sở phân tích khoa học, tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam, và có sự hỗ trợ của các công cụ phần mềm tính toán hiện đại như phần mềm ETABS và SAFE. Điều này không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn thể hiện khả năng tiếp cận công nghệ mới của sinh viên. Nhìn chung, kết quả của đồ án là một bộ hồ sơ thiết kế kết cấu hoàn chỉnh, có tính khả thi cao và đáp ứng được các yêu cầu về an toàn, bền vững và kinh tế. Hướng phát triển trong tương lai cho các đồ án tương tự là tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ và vật liệu xây dựng mới. Sự phát triển của ngành xây dựng đòi hỏi các kỹ sư tương lai phải liên tục cập nhật kiến thức để giải quyết những thách thức ngày càng phức tạp của các công trình hiện đại.

6.1. Tổng kết kết quả tính toán thiết kế của đồ án

Kết quả cuối cùng của đồ án tốt nghiệp là một bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật chi tiết cho công trình cao ốc căn hộ BMC. Các hạng mục chính đã được hoàn thành bao gồm: thiết kế kiến trúc các tầng, tính toán chi tiết tải trọng và tác động (gió, động đất), thiết kế hệ kết cấu khung-vách bê tông cốt thép, thiết kế sàn, cầu thang, bể nước mái và đặc biệt là hệ móng cọc khoan nhồi. Các kết quả kiểm tra về chuyển vị đỉnh, độ võng sàn đều nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn. Việc tính toán và bố trí cốt thép cho các cấu kiện được thực hiện một cách cẩn thận, đảm bảo khả năng chịu lực và tính kinh tế. Đồ án đã chứng minh được năng lực giải quyết một bài toán kỹ thuật phức tạp một cách toàn diện.

6.2. Xu hướng ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng cao ốc

Trong tương lai, ngành xây dựng nhà cao tầng sẽ tiếp tục phát triển với việc ứng dụng các công nghệ và vật liệu mới. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm: sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) để giảm kích thước cấu kiện và trọng lượng công trình; áp dụng công nghệ Mô hình thông tin công trình (BIM) để quản lý thiết kế, thi công và vận hành một cách đồng bộ và hiệu quả. Ngoài ra, các giải pháp kết cấu tiên tiến như hệ kết cấu liên hợp thép-bê tông, hệ thống giảm chấn để tăng khả năng kháng chấn, hay các giải pháp xây dựng bền vững, tiết kiệm năng lượng cũng là những xu hướng tất yếu. Việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ này sẽ giúp tạo ra những công trình cao ốc an toàn hơn, thông minh hơn và thân thiện với môi trường hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ: - Cùng với đà tăng giá điện, giá đất và làn sóng đầu tư nước ngoài đang đổ vào thành phố Hồ Chí Minh, giá thuê cao ốc văn phòng đã tăng lên đáng kể, theo nhiều chuyên gia kinh tế, mảng cao ốc cho thuê sẽ đắt khách trong những năm tới. - Nắm bắt tình hình thực tế, cao ốc căn hộ BMC được xây dựng nhằm mục đích kinh doanh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về căn hộ, văn phòng cho thuê và các dịch vụ như cà phê internet, cửa hàng thức ăn nhanh, phòng game, trung tâm thương mại, khu giặt ủi, phòng tập thể dục thể thao… 2. ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH: 2.

Vị trí xây dựng công trình: - Cao ốc BMC tọa lạc tại số 258 Bến Chương Dương, phường Cô Giang, Quận 1, TP Hồ Chí Minh bên cạnh đại lộ Đông Tây và khu khu quy hoạch các dự án trọng điểm của thành phố. Các điều kiện khí hậu tự nhiên của thành phố Hồ Chí Minh:  Tọa độ địa lý: - Thành phố Hồ Chí Minh nằm giữa vùng đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam Bộ, Nam Trung Bộ, Nam Tây Nguyên. Có toạ độ địa lý khoảng 10 0 10’ – 10 0 38 vĩ độ bắc và 106 0 22’ - 106 054 ’ kinh độ đông. Hướng Tiếp giáp Bắc Bình Dương Tây Bắc Tây Ninh Đông và Đông Bắc Đồng Nai Đông Nam Bà Rịa -Vũng Tàu Tây và Tây Nam Long An và Tiền Giang - Trung tâm thành phố cách bờ biển Đông 50 km đường chim bay.

Thành phố Hồ Chí Minh có 12km đường bờ biển và cách thủ đô Hà Nội 1738km đường bộ. Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất với hàng chục đường bay chỉ cách trung tâm thành phố 7km.  Khí hậu: - Thành phố Hồ Chí Minh có hai mùa rõ rệt: + Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. + Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.

- Nhiệt độ trung bình cả năm 27oC, không có mù đông, chính vì thế hoạt động du lịch thuận lợi suốt 12 tháng. - Lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140 Kcal/cm2/năm; số giờ nắng trung bình/tháng 160-270 giờ; nhiệt độ cao tuyệt đối 400C, nhiệt độ thấp tuyệt đối 13,80C. Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 4 (28,80C), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là khoảng giữa tháng 12 và tháng 1 (25,70C). Hàng năm có tới trên 330 ngày có nhiệt độ trung bình 25- 280C.

Ðiều kiện nhiệt độ và ánh sáng thuận lợi cho sự phát triển các chủng loại cây trồng và vật nuôi đạt năng suất sinh học cao; đồng thời đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ chứa trong các chất thải, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường đô thị. Khoảng 90% lượng mưa hàng năm tập trung vào các tháng mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, trong đó hai tháng 6 và 9 thường có lượng mưa cao nhất. Các tháng 1,2,3 mưa rất ít, lượng mưa không đáng kể. Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, có khuynh hướng tăng dần theo trục Tây Nam - Ðông Bắc.

Ðại bộ phận 8 các quận nội thành và các huyện phía Bắc thường có lượng mưa cao hơn các quận huyện phía Nam và Tây Nam. Sơ lược về địa hình: - Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Ðông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Ðịa hình tổng quát có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây. Nó có thể chia thành 3 tiểu vùng địa hình: + Vùng cao nằm ở phía Bắc - Ðông Bắc và một phần Tây Bắc (thuộc bắc huyện Củ Chi, đông bắc quận Thủ Ðức và quận 9), với dạng địa hình lượn sóng, độ cao trung bình 10- 25 m và xen kẽ có những đồi gò độ cao cao nhất tới 32m, như đồi Long Bình (quận 9).

+ Vùng thấp trũng ở phía Nam-Tây Nam và Ðông Nam thành phố (thuộc các quận 9, 8,7 và các huyện Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ). Vùng này có độ cao trung bình trên dưới 1m và cao nhất 2m, thấp nhất 0,5m. + Vùng trung bình, phân bố ở khu vực Trung tâm Thành phố, gồm phần lớn nội thành cũ, một phần các quận 2, Thủ Ðức, toàn bộ quận 12 và huyện Hóc Môn. Vùng này có độ cao trung bình 5-10m.

 Nhìn chung, địa hình Thành phố Hồ Chí Minh không phức tạp, song cũng khá đa dạng, có điều kiện để phát triển nhiều mặt. Địa hình bằng phẳng, rộng rãi thuận lợi cho việc xây dựng công trình. QUY MÔ VÀ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH: Hình 1. Phối cảnh cao ốc BMC thực tế 9 - Trong phạm vi đồ án này, quy mô của công trình có những thay đổi so với công trình thực tế: + Diện tích khu đất: 1.757m2 + Diện tích xây dựng: 913 m2 + Mật độ xây dựng: 52% + Hệ số sử dụng đất: 11 lần + Số tầng: 22 tầng nổi và 2 tầng hầm + Chiều cao công trình (tính tới đỉnh hồ nước mái): 80.9m - Cao ốc BMC có mặt tiền theo hướng đông nam, có sông kế bên, phù hợp phong thủy.

Tất cả các phòng đều tiếp xúc trực tiếp với bên ngoài để tạo không khí trong lành và cảm giác gần gũi với thiên nhiên. Trang thiết bị bên trong căn hộ là các thương hiệu gạch Đồng Tâm, cửa Hòa Bình, sàn gỗ Picenza, thiết bị vệ sinh Inax và American Standard. Căn hộ xây dựng hoàn thiện, trang bị sẵn máy lạnh, kệ bếp và máy hút khói. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ: 4.

Thiết kế tổng mặt bằng: - Căn cứ vào đặc điểm mặt bằng khu đất, yêu cầu công trình thuộc tiêu chuẩn quy phạm nhà nước, phương hướng quy hoạch, thiết kế tổng mặt bằng công trình phải căn cứ vào công năng sử dụng của từng loại công trình, dây chuyền công nghệ để có phân khu chức năng rõ ràng đồng thời phù hợp với quy hoạch đô thị được duyệt, phải đảm bảo tính khoa học và thẩm mỹ. Bố cục và khoảng cách kiến trúc đảm bảo các yêu cầu về phòng chống cháy, chiếu sáng, thông gió, chống ồn, khoảng cách ly vệ sinh. - Toàn bộ mặt trước công trình trồng cây và để thoáng, khách có thể tiếp cận đễ dàng với công trình. - Giao thông nội bộ bên trong công trình thông với các đường giao thông công cộng, đảm bảo lưu thông bên ngoài công trình.

Đường giao thông từ bên ngoài vào công trình gồm một đường vào thẳng tầng hầm, một đường vào ngay tầng trêt. Giải pháp thiết kế kiến trúc: 4. Thiết kế mặt bằng các tầng: - Khu căn hộ BMC là một block nhà cao 22 tầng, có 2 tầng hầm, được phân chia mặt bằng các khu chức năng như sau: + Hai tầng hầm: được sử bố trí các phòng kĩ thuật, phần diện tích còn lại để ôtô và xe máy riêng tầng hầm 1 bố trí thêm bể chứa nước, bể phốt. Mặt bằng tầng hầm được đánh đốc về phía rãnh thoát nước với độ đốc 0,1% để giải quyết vấn đề vệ sinh của tầng hầm + Tầng 1: dành cho siêu thị, tiếp tân, sảnh chờ, khu vực y tế.

+ Tầng 2: được bố trí phòng chơi game, cửa hàng thức ăn nhanh, trung tâm thương mại. Tầng một có cafe Internet, sảnh sinh hoạt cộng đồng, khu giặt ủi, phòng tập thể dục thể thao… + Tầng 3 và 4: là 8 văn phòng cho thuê, diện tích từ 80 đến 98 m2 mỗi văn phòng. + Các tầng 6,8,10,12,14,16,18,20: mỗi tầng là có diện tích 676 m2 được bố trí 4 căn hộ penthouse. + Các tầng 5,7,9,11,13,15,17,19,21 mỗi tầng là 8 căn hộ.

Các căn hộ có diện tích từ 80,5 đến - 189,5 m2 được bố trí hợp lý, phù hợp phong thủy Á đông. + (Mỗi căn hộ đều có 3 phòng ngủ, 2-3 phòng vệ sinh, sân phơi và ban công. Phòng khách liên thông với bếp và phòng ăn tạo nên không gian rộng rãi, thoáng mát. Riêng căn hộ penthouse có thêm phòng sinh hoạt gia đình rộng 10,2 và 12 m2, sân vườn rộng 16,6 và 19,2 m2.

Mặt bằng kiến trúc 4 căn hộ penthouse + Mặt bằng tầng mái: dùng để đặt bể nước mái và hệ thống kỹ thuật thang máy. Thiết kế mặt đứng: - Công trình thuộc loại công trình lớn ở tp Hồ Chí Minh với hình khối kiến trúc được thiết kế theo kiến trúc hiện đại tạo nên sự hoành tráng của công trình. Thiết kế mặt cắt: - Nhằm thể hiện nội dung bên trong công trình, kích thước cấu kiện cơ bản, công năng của các phòng. - Dựa vào đặc điểm sử dụng và các điều kiện vệ sinh ánh sáng, thông hơi thoáng gió cho các phòng chức năng ta chọn chiều cao các tầng như sau: + Tầng hầm 1: 3,3m.

+ Tầng hầm 2 và các tầng 1,2,3,4: 4. + Các tầng từ 5-21 và tầng kỹ thuật: 3. Giải pháp kết cấu: - Ngày nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc sử dụng kết cấu bêtông cốt thép trong xây dựng trở nên rất phổ biến. Đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng, bêtông cốt thép được sử dụng rộng rãi, và ở đây cũng được dùng trong thiết kế kết cấu cho cao ốc căn hộ BMC do có những ưu điếm như: + Giá thành của kết cấu bêtông cốt thép thường rẻ hơn kết cấu thép đối với những công trình có nhịp vừa và nhỏ chịu tải như nhau.

+ Bền lâu, ít tốn tiền bảo dưỡng, cường độ ít nhiều tăng theo thời gian. Có khả năng chịu lửa tốt. + Dễ dàng tạo được hình dáng theo yêu cầu của kiến trúc. - Công trình được cấu tạo từ hệ vách và khung.

Tầng hầm là hệ khung kết hợp với vách tạo không gian rộng. Các tầng trên có sự thay đổi tại một số vị trí, chuyển từ cột sang vách cứng. - Hệ kết cấu phía dưới tầng hầm dùng cột, bên trên dùng vách cứng do đó rất tối ưu, thuận tiện cho việc thi công bàng ván khuôn trượt. Hơn nữa, các vách cứng có thể tận dụng làm tường bao che, tiết kiệm không gian.

- Do chiều cao công trình lớn (80m), nhằm đảm bảo độ cứng cho kết cấu, ngoài giải pháp sử dụng tối ưu vách cứng thì kết cấu hệ sàn dầm cũng được chọn để đảm bảo liên kết giữa các 11 cột và vách cứng với nhau tạo nên kết cấu khung vững chắc để chống chịu các tải ngang do gió, tải trọng đặc biệt do động đất tác động lên công trình.