I. Tổng Quan Chung Cư Cao Cấp BF Liberty HCMUTE Thiết Kế
Chung cư cao cấp BF Liberty là một dự án tốt nghiệp của sinh viên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Đồ án này tập trung vào thiết kế và tính toán kết cấu cho một công trình chung cư cao tầng, thể hiện khả năng áp dụng kiến thức đã học vào thực tế. BF Liberty được thiết kế với quy mô 18 tầng và 1 tầng hầm, đáp ứng nhu cầu nhà ở ngày càng cao tại TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh. Vị trí dự án được đánh giá là đắc địa, nằm trong khu đô thị mới làng đại học, tạo điểm nhấn kiến trúc hiện đại và hài hòa với quy hoạch tổng thể. Địa điểm xây dựng được chọn lựa kỹ càng, đảm bảo thuận lợi cho giao thông và cung cấp vật tư. Khí hậu khu vực nhiệt đới gió mùa cận xích đạo được tính toán để đưa ra các giải pháp kỹ thuật phù hợp, đảm bảo độ bền vững và tiện nghi cho công trình. Thiết kế kiến trúc của BF Liberty chú trọng đến giải pháp mặt bằng thông thoáng, linh hoạt, sử dụng vật liệu hiện đại và thân thiện với môi trường. Hệ thống kỹ thuật của tòa nhà được trang bị đầy đủ, từ điện, nước, thông gió, chiếu sáng đến phòng cháy chữa cháy và thoát hiểm, đáp ứng tiêu chuẩn sống cao cấp. Đồ án này là minh chứng cho sự nỗ lực và sáng tạo của sinh viên trong việc giải quyết các bài toán thực tế của ngành xây dựng, góp phần vào sự phát triển của đô thị hiện đại.
1.1. Vị trí Chung cư BF Liberty Lợi thế và tiềm năng
Chung cư BF Liberty tọa lạc tại trung tâm khu đô thị mới làng đại học, TP. Thủ Đức. Đây là vị trí đắc địa, hứa hẹn mang lại tiềm năng phát triển lớn cho dự án. Khu vực này đang được đầu tư mạnh mẽ về hạ tầng, giao thông kết nối thuận tiện với các quận trung tâm và các tỉnh lân cận. Lợi thế vị trí không chỉ giúp cư dân dễ dàng di chuyển, tiếp cận các tiện ích công cộng như trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại, mà còn mang lại giá trị gia tăng cho bất động sản. Quy hoạch khu vực đồng bộ, hiện đại cũng là yếu tố quan trọng thu hút cư dân và nhà đầu tư. Dự án nằm trên trục đường giao thông chính, thuận lợi cho việc cung cấp vật tư xây dựng và di chuyển trong quá trình thi công. Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện, đáp ứng tốt các yêu cầu của công trình. Khu đất xây dựng bằng phẳng, không có công trình cũ hoặc ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và bố trí tổng mặt bằng.
1.2. Kiến trúc BF Liberty Giải pháp mặt bằng và kỹ thuật
Chung cư BF Liberty có mặt bằng công trình chiếm diện tích 1390 m2. Mặt bằng được thiết kế thông thoáng, tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên và thông gió. Tầng trệt được sử dụng làm sảnh chung, khu thương mại dịch vụ (quán cafe, cửa hàng tiện lợi), khu sinh hoạt cộng đồng và khu vực bảo vệ. Tầng hầm được bố trí khu vực đỗ xe ô tô và xe máy, hệ thống kỹ thuật (bể chứa nước, trạm bơm, trạm xử lý nước thải, trạm điện). Các tầng căn hộ được thiết kế linh hoạt, phù hợp với nhu cầu sử dụng của nhiều đối tượng khách hàng. Giải pháp kiến trúc chú trọng đến tính thẩm mỹ và công năng sử dụng, tạo không gian sống tiện nghi và thoải mái cho cư dân. Hệ thống kỹ thuật của tòa nhà được thiết kế đồng bộ, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Hệ thống điện được đi ngầm, có máy phát điện dự phòng. Hệ thống nước được cấp từ nguồn khu vực, có bể chứa và bơm tự động. Hệ thống thông gió sử dụng máy điều hòa nhiệt độ. Hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn tiết kiệm điện. Hệ thống phòng cháy chữa cháy và thoát hiểm được trang bị đầy đủ theo quy định.
1.3. Quy mô và cấp công trình chung cư BF Liberty
Chung cư BF Liberty có quy mô 18 tầng và 1 tầng hầm, chiều cao 68.6 (m), 1 tầng hầm độ sâu so với mặt đất tự nhiên 1.5 (m), 1 tầng sân thượng, 1 trệt và 16 tầng điển hình. Dựa theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2013/TT-BXD, công trình đạt cấp II. Diện tích sàn tầng hầm là 1390 (m2), diện tích tầng điển hình là 16x1390=22240(m2), diện tích tầng trệt là 1390 (m2), diện tích sân thượng là 1390 (m2). Tổng diện tích xây dựng (gồm hầm và sân thượng) là 26410 (m2), tổng diện tích sàn phục vụ sử dụng (không tính hầm) là 25020 (m2). Quy mô công trình thể hiện sự đầu tư bài bản và đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng của cư dân. Cấp công trình được xác định theo quy định của pháp luật, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn xây dựng. Các thông số về diện tích sàn được tính toán chi tiết, phục vụ cho công tác thiết kế và quản lý dự án.
II. Phân Tích Kết Cấu BF Liberty HCMUTE Giải Pháp Tối Ưu
Đồ án tốt nghiệp này trình bày chi tiết các bước phân tích và thiết kế kết cấu cho chung cư BF Liberty. Sinh viên đã áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam (TCVN) để đảm bảo công trình đáp ứng các yêu cầu về độ bền, ổn định và an toàn. Cơ sở tính toán kết cấu được dựa trên các tiêu chuẩn như TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động), TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất). Quan điểm tính toán kết cấu dựa trên các giả thuyết về sàn tuyệt đối cứng, liên kết ngàm giữa sàn và cột, vách, không kể đến biến dạng cong ngoài mặt phẳng sàn. Phương pháp xác định nội lực sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với sự hỗ trợ của phần mềm, kết hợp với tính toán giải tích cổ điển để đảm bảo độ tin cậy. Kiểm tra theo trạng thái giới hạn (TTGH) được thực hiện theo cả hai trạng thái: TTGH I (về cường độ) và TTGH II (về điều kiện sử dụng), đảm bảo công trình không bị phá hoại và làm việc bình thường trong suốt quá trình sử dụng.
2.1. Phương pháp kết cấu theo phương đứng và ngang cho BF Liberty
Có nhiều giải pháp kết cấu cho nhà cao tầng, nhưng dựa vào quy mô của Chung cư BF LIBERTY, các giải pháp kết cấu có thể sử dụng cho công trình như là hệ khung chịu lực, hệ khung-tường chịu lực, hệ khung lõi chịu lực. Đối với hệ khung chịu lực: Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các cấu kiện thanh như cột, dầm, liên kết cứng tại các nút. Hệ khung chịu lực thuần túy có độ cứng chống uốn thấp theo phương ngang nên không hiệu quả khi thiết kế công trình có động đất và hạn chế sử dụng trong nhà có chiều cao trên 40m. Đối với hệ khung-tường chịu lực: Hệ vách chịu lực khắc phục các nhược điểm của hệ khung, tạo ra độ cứng chống uốn lớn theo phương ngang. Tuy nhiên, đối với Chung cư BF LIBERTY có tầng trệt được sử dụng cho thương mại, hệ khung - tường chịu lực làm cản trở không gian, nhưng với việc hệ vách bố trí ở góc và diện tích sàn khá rộng rãi, không quá ảnh hưởng đến thẩm mỹ chung của chung cư cũng như cản trở việc kinh doanh. Đối với hệ khung lõi chịu lực: Cũng như hệ khung-tường chịu lực, tuy nhiên, các vách được tập trung chủ yếu ở 1 vị trí nào đó. Do đó, vừa tạo được độ cứng chống uốn lớn theo phương ngang nhà, vừa không cản trở không gian. Ngoài ra, phần trong lõi thường được dùng để bố trí thang máy, cầu thang và hệ thống kỹ thuật cho nhà cao tầng. Qua các phân tích sơ bộ trên, ta nhận thấy việc sử dụng hệ kết cấu khung – vách chịu lực kết hợp hệ khung lõi là hợp lý. Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn đến đến sự làm việc không gian của kết cấu. Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng, có rất nhiều phương án sàn như: sàn có dầm, sàn không dầm, sàn không dầm ứng lực trước, … Trong đó, sàn có dầm là loại sàn truyền thống được sử dụng nhiều trong các công trình.
2.2. Lựa chọn vật liệu và sơ bộ kích thước cấu kiện BF Liberty
Sinh viên đề xuất lựa chọn bê tông B30 để sử dụng cho công trình, với các thông số: Rb = 17 MPa, Rbt = 1.15 MPa, Eb = 32.5 T/m3. Cốt thép được lựa chọn CB300-T, CB400-V, CB500-V với các thông số kỹ thuật tương ứng. Thông số vật liệu được lựa chọn dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cho công trình. Lớp bê tông bảo vệ được thiết kế theo TCVN 5574 – 2018, đảm bảo sự làm việc đồng thời của cốt thép và bê tông, bảo vệ cốt thép khỏi tác động của môi trường. Kích thước cấu kiện (sàn, dầm, cột) được sơ bộ tính toán dựa trên nhịp và tải trọng tác dụng, đảm bảo khả năng chịu lực và ổn định của kết cấu.
2.3. Phân tích Tải Trọng tác động lên kết cấu BF Liberty
Tải trọng tác dụng lên kết cấu bao gồm tĩnh tải (trọng lượng bản thân, tải trọng tường, tải trọng các lớp cấu tạo) và hoạt tải (tải trọng sử dụng). Tĩnh tải được xác định dựa trên trọng lượng riêng của vật liệu và chiều dày lớp cấu tạo. Hoạt tải được lấy từ TCVN 2737:1995 với hệ số vượt tải tương ứng. Các trường hợp tải được tổ hợp để phân tích ảnh hưởng của tải trọng đến kết cấu. Phân tích tải trọng là bước quan trọng trong quá trình thiết kế, đảm bảo kết cấu đủ khả năng chịu lực và an toàn trong quá trình sử dụng. Tải trọng được tính toán chi tiết và chính xác, dựa trên các tiêu chuẩn và quy định hiện hành.
III. Tính Toán Thiết Kế Sàn BF Liberty HCMUTE Chi Tiết Nhất
Chương này trình bày chi tiết quá trình tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình cho chung cư BF Liberty. Sinh viên đã sử dụng phần mềm SAFE 16 để mô hình và phân tích sàn, xác định nội lực và chuyển vị. Thông số đầu vào bao gồm tiết diện sàn, tiết diện dầm, thông số vật liệu và tải trọng tác dụng. Mô hình sàn được chia dải strip và mesh để lấy nội lực tính toán cốt thép. Kiểm tra chuyển vị được thực hiện theo TCVN 5574-2018, đảm bảo độ võng của sàn không vượt quá giới hạn cho phép. Tính toán cốt thép bản sàn được thực hiện dựa trên nội lực xuất từ phần mềm, đảm bảo hàm lượng cốt thép nằm trong giới hạn cho phép. Kiểm tra bản sàn theo trạng thái giới hạn thứ hai được thực hiện, kể đến ảnh hưởng của sự hình thành vết nứt và sự từ biến của bê tông.
3.1. Mô hình sàn BF Liberty bằng phần mềm SAFE 16
Sử dụng phần mềm SAFE 16 để mô hình sàn tầng điển hình, với các thông số đầu vào vừa được nêu bên trên. Hệ kết cấu sàn tầng điển hình được thể hiện cả dạng 3D và mặt bằng. Để đảm bảo tính chính xác, sàn được chia thành các dải strip theo cả phương X và phương Y. Kích thước mesh sàn được chọn là 0.5m. Các biểu đồ momen M11 và M22 được hiển thị để đánh giá phân bố nội lực trong sàn.
3.2. Kiểm tra Chuyển vị sàn BF Liberty theo TCVN 5574 2018
Theo TCVN 5574-2018, độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f <= [f_gh] với nhịp bé trong ô bản là L = 7.5 (m). Độ võng giới hạn được nêu trong bảng M.1, Phụ lục M, TCVN 5574 – 2018 có giá trị [f_gh] = L/200 = 7500/200 = 37.5 mm. Chuyển vị lớn nhất tại ô sàn S6 là f = 7.5(mm), thỏa điều kiện chuyển vị dài hạn.
3.3. Tính toán và Bố trí cốt thép cho sàn BF Liberty
Sau khi mô hình trên phần mềm, xuất nội lực tính toán trên từng ô sàn tương ứng các Strip phân bổ trên phần mềm cho ô sàn đó. Các thông số tính toán bao gồm: Chiều dày bản sàn tầng điển hình h=150 (mm), sàn nhà vệ sinh và logia có chiều dày h=120 (mm), a_gt=25 (mm). Với sàn vệ sinh bị giật cốt, và chủ yếu tập trung ở ô sàn F2, SV tính toán kiểm tra thêm sàn nhà vệ sinh với nội lực ở ô sàn F2.
IV. Thiết Kế Cầu Thang Bộ BF Liberty HCMUTE An Toàn Tiện Dụng
Chương này tập trung vào thiết kế cầu thang bộ cho chung cư BF Liberty, đảm bảo an toàn và tiện dụng cho người sử dụng. Đồ án thiết kế cầu thang bộ tầng 3-4 nằm giữa trục A-B/4-5, với chiều cao tầng 3.6m và 24 bậc thang (150×300)mm. Sơ bộ kích thước cầu thang được tính toán dựa trên chiều cao tầng và số bậc thang, đảm bảo độ dốc phù hợp. Xác định tải trọng tác dụng lên bản thang bao gồm tĩnh tải (các lớp cấu tạo, lan can) và hoạt tải (tải trọng sử dụng). Tính toán và thiết kế bản thang được thực hiện dựa trên sơ đồ tính toán hai đầu liên kết khớp, sử dụng phần mềm SAP2000 để mô phỏng và xác định nội lực. Tính toán – Thiết kế dầm chiếu nghỉ được thực hiện tương tự, đảm bảo khả năng chịu lực và an toàn cho kết cấu.
4.1. Xác định tải trọng cho cầu thang bộ BF Liberty
Tĩnh tải được xác định từ các lớp cấu tạo của bản thang và chiếu nghỉ. Đối với bản nghiêng, cần quy đổi chiều dày nghiêng về chiều dày tương đương. Đối với bản nghiêng ta cần quy chiều dày nghiêng về chiều dày tương đương để xác định tải trọng - Với lớp gạch đá, vữa xi măng, chiều dày tương đượng được xác định như sau: tdi = ( lb + hb ) i cos 3 , với là góc nghiêng của bản thang lb - Với bậc thang (xây gạch hoặc BTCT) chiều dày tương đượng được xác định hb cos 4 tdi = 2 Tải trọng tác dụng lên bản thang có phương thẳng góc với trục bản nghiêng, phân lực theo 2 hướng: - Theo phương dọc trục nghiêng tạo nên lực dọc của bản nghiêng - Theo phương đứng gây ra Momen
4.2. Mô hình và Xác định Nội lực cho cầu thang BF Liberty SAP2000
Sử dụng phần mềm SAP2000 để mô phỏng cầu thang, với các thông số tiết diện đầu vào: b = 1000 mm, h = 150 mm, chiều cao 1.8 m. Chiều dài 2 chiếu tới và chiếu nghỉ lần lượt là 2.5 m, chiều dài bản thang 3.3 m tương ứng 11 bậc thang. Kết quả mô phỏng cho ra giá trị momen và phản lực gối tựa của cầu thang.
4.3. Tính Toán và Bố Trí Cốt Thép Cầu thang BF Liberty
Tính toán cốt thép bản thang, bản chiếu nghỉ và dầm chiếu nghỉ được thực hiện tương tự khi tính toán cốt thép cho sàn. Áp dụng các công thức sau để tính toán diện tích cốt thép: M R bh m = 1 − 1 − 2 m R ; m = R = R (1 − 0.5 R ) ; Asyc = m b b o b Rbbho 2 Rs Trong đó: • R là chiều cao tương đối giới hạn của vùng bê tông chịu nén.
