Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các trung tâm kinh tế lớn, đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh, đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển quỹ nhà ở tập trung nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, làm việc và nâng cao chất lượng đời sống của người dân. Trong bối cảnh quỹ đất nội thành ngày càng hạn chế, các công trình chung cư cao tầng được xác định là giải pháp tối ưu hóa không gian sử dụng đất và góp phần chỉnh trang diện mạo kiến trúc đô thị. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Đông Saigon" được tác giả Đặng Minh Vàng (Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Duy Kiên) thực hiện nhằm giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế kỹ thuật kết cấu cho một công trình cao tầng cụ thể.

Công trình được xây dựng tại đường Liên Phường, phường Phước Long B, thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. Khu đất xây dựng có địa hình bằng phẳng, tiếp giáp trục giao thông chính thuận tiện cho việc vận chuyển vật tư và đấu nối hạ tầng kỹ thuật (cấp điện, cấp thoát nước), đồng thời không tồn tại công trình ngầm cũ bên dưới.

Theo nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp được giao ngày 15/01/2025 và hoàn thành ngày 13/05/2025, tác giả thực hiện 5 nhiệm vụ tính toán và thiết kế chính:

  1. Thể hiện lại hệ thống bản vẽ kiến trúc công trình bằng phần mềm AutoCAD dựa trên hồ sơ kiến trúc và khảo sát địa chất đã thống nhất với giảng viên hướng dẫn.
  2. Tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình theo giải pháp hệ sàn sườn - dầm trực giao và sàn phẳng.
  3. Tính toán và thiết kế kết cấu cầu thang bộ.
  4. Xây dựng mô hình không gian, phân tích nội lực và thiết kế kết cấu hệ khung trục 3 và trục K.
  5. Tổng hợp số liệu địa chất, lựa chọn giải pháp móng và thiết kế chi tiết móng cọc khoan nhồi cho công trình.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là toàn bộ hệ thống kết cấu chịu lực của tòa nhà Chung cư Đông Saigon. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian là công trình dân dụng cấp 2 gồm 16 tầng nổi, 1 tầng tum (tầng kỹ thuật) và 1 tầng hầm, với tổng chiều cao xây dựng là +62,40 m tính từ cao độ mặt đất tự nhiên. Mặt bằng công trình có dạng hình chữ nhật với kích thước 52,0 m x 42,0 m, diện tích xây dựng đạt 2.184 m²/sàn. Cao độ mặt sàn tầng hầm đặt tại -2,400 m và cao độ sàn tầng 1 tại +1,200 m so với cốt tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế kết cấu

Đồ án được triển khai dựa trên hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp với các phương pháp cơ học kết cấu hiện đại:

  • Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng:

    • TCVN 2737:2023: Tải trọng và tác động.
    • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
    • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
    • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
    • TCVN 10304:2014: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCXDVN 195:1997: Nhà cao tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi.
    • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu.
    • TCVN 9396:2012: Cọc khoan nhồi - Phương pháp xung siêu âm xác định tính đồng nhất của bê tông.
  • Vật liệu sử dụng trong thiết kế:

    • Bê tông lót móng: Cấp độ bền B10 (tương đương Mác M150) có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 6,0\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 0,57\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_b = 19.000\text{ MPa}$.
    • Bê tông cấu kiện chịu lực chính: Cấp độ bền B30 (tương đương Mác M400) có $R_b = 17,0\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,20\text{ MPa}$.
    • Cốt thép chịu lực chính (đường kính $\varnothing \ge 10\text{ mm}$): Thép gân cường độ cao CB400-V có cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 350\text{ MPa}$, cường độ tính toán của cốt đai $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
    • Cốt thép phân bố và cốt đai (đường kính $\varnothing < 10\text{ mm}$): Thép tròn trơn CB240-T có $R_s = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$, $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
  • Phương pháp tính toán và công cụ ứng dụng:

    • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian 3D toàn bộ kết cấu phần thân bằng phần mềm ETABS để phân tích dao động, tính toán tác động tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió (theo TCVN 2737:2023) và động đất.
    • Phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi (Response Spectrum Method) theo TCVN 9386:2012 để xác định thành phần tải trọng động đất tác dụng lên công trình có chu kỳ dao động cơ bản lớn.
    • Sử dụng phần mềm SAFE để mô hình hóa, phân tích trường nội lực (mômen, lực cắt) và tính toán biến dạng, độ võng, nứt của hệ sàn sườn dầm trực giao tầng điển hình theo dải strip phương X và phương Y.
    • Phương pháp giải tích kết cấu nền móng: Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo 4 chỉ tiêu (vật liệu, cơ lý đất nền, cường độ đất nền và thí nghiệm SPT) kết hợp phương pháp khối móng quy ước để kiểm tra lún và ổn định tổng thể.

Thiết kế và triển khai hệ thống kết cấu

Giải pháp kiến trúc và công năng công trình

Công trình gồm 1 tầng hầm, 16 tầng nổi và 1 tầng tum kỹ thuật:

  • Tầng hầm: Bố trí bãi đỗ xe ô tô, hệ thống bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải, hệ thống quạt gió, trạm biến áp cao thế và hạ thế, máy phát điện dự phòng.
  • Tầng 1: Sử dụng làm không gian thương mại và dịch vụ công cộng.
  • Tầng 2 đến tầng 16: Bố trí các căn hộ ở khép kín với quy mô từ 2, 3 đến 5 phòng ngủ, 1 phòng bếp, 2 đến 4 phòng vệ sinh và phòng khách. Hệ vách ngăn bằng gạch rỗng nhẹ cách âm, cách nhiệt, tạo khả năng phân chia không gian linh hoạt.
  • Tầng thượng và tum: Không gian kỹ thuật và hệ thống thu lôi chủ động quả cầu Dynasphere nối đất bằng đồng.
  • Giao thông đứng gồm 04 buồng thang bộ thoát hiểm và 04 thang máy tải trọng 1.150 kg (tốc độ vận hành 90–105 m/phút, kích thước hố giếng 2.050 mm x 2.650 mm, cabin 1.300 mm x 2.100 mm, phản lực đáy giếng 109 kN) bố trí tập trung tại lõi trung tâm.

Giải pháp kết cấu tổng thể

Tác giả lựa chọn các hệ kết cấu chịu lực đồng bộ từ phần thân đến phần ngầm:

  • Kết cấu chịu lực phương đứng: Sử dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Hệ thống vách cứng và lõi cứng hộp tập trung tại khu vực thang máy và buồng thang bộ giúp tăng cường độ cứng chống xoắn và hạn chế chuyển vị ngang do tải trọng gió và động đất.
  • Kết cấu chịu lực phương ngang: Áp dụng hệ sàn sườn toàn khối bê tông cốt thép có bố trí hệ dầm trực giao. Giải pháp này phù hợp với lưới cột kiến trúc nhịp lớn, đảm bảo độ cứng uốn ngoài mặt phẳng và tạo thành sàn cứng truyền lực ngang vào vách và lõi.
  • Kết cấu phần móng: Áp dụng giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đổ tại chỗ tựa vào tầng địa chất tốt, liên kết thông qua hệ đài móng đơn cho cột biên/cột giữa và đài bè dày cho cụm vách lõi thang.

Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện

Kích thước tiết diện các cấu kiện chịu lực chính được xác định sơ bộ qua các công thức thực nghiệm:

  • Bản sàn: Chiều dày sơ bộ tính theo $h_s = (D/m) \cdot l_1$, lựa chọn chiều dày sàn điển hình là 150 mm.
  • Hệ dầm: Dầm chính có nhịp $L_n = 10\text{ m}$, chiều cao $h_{dc} = (1/8 \div 1/12) L_n$, chọn tiết diện dầm chính là $300 \times 700\text{ mm}$; dầm trực giao (dầm phụ) chọn $h_{tg} = (1/12 \div 1/16) L_n$, chọn tiết diện $250 \times 500\text{ mm}$.
  • Tiết diện cột: Tính toán sơ bộ diện tích tiết diện $A_0 = k_t \cdot N / R_b$. Kích thước cột tầng hầm đến tầng 3 được phân chia: cột giữa chọn tiết diện vuông $1.000 \times 1.000\text{ mm}$ ($1,0 \times 1,0\text{ m}$), cột biên chọn tiết diện $800 \times 800\text{ mm}$ ($0,8 \times 0,8\text{ m}$) và giảm dần tiết diện lên các tầng trên.
  • Tiết diện vách cứng: Theo quy định TCVN 198:1997, chiều dày vách $b_w \ge 150\text{ mm}$ và $b_w \ge H_{tang} / 20 = 4.200 / 20 = 210\text{ mm}$. Tác giả lựa chọn chiều dày thành vách cứng và lõi cứng xuyên suốt là $b_w = 300\text{ mm}$.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH

Chương 1 trình bày chi tiết về các thông số quy hoạch kiến trúc, công năng sử dụng, giải pháp kỹ thuật công trình (hệ thống điện, cấp thoát nước, thông gió - chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy và chống sét). Tác giả so sánh ưu nhược điểm của các giải pháp kết cấu chịu lực phương đứng (khung, vách cứng, lõi cứng, hệ ống) và kết cấu sàn (sàn sườn, sàn không dầm, tấm panel lắp ghép), từ đó chọn giải pháp hệ khung - vách - lõi kết hợp sàn sườn dầm trực giao và móng cọc khoan nhồi. Chương này cũng xác định quy trình thiết kế 3 bước (thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi công), thông số vật liệu bê tông B30, cốt thép CB400-V, CB240-T và danh mục tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam áp dụng.

CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Chương 2 thiết lập toàn bộ cơ sở lý thuyết và giá trị tính toán của các loại tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải các lớp cấu tạo: Xác định trọng lượng riêng và hệ số vượt tải cho từng lớp sàn: sàn căn hộ, sàn vệ sinh - ban công, sàn hầm, sàn mái và tường xây gạch rỗng ($\gamma = 18\text{ kN/m}^3$, hệ số vượt tải $n = 1,1$). Tĩnh tải chưa tính trọng lượng bản thân bê tông sàn dao động từ $0,71\text{ kN/m}^2$ (sàn hầm) đến $1,32\text{ kN/m}^2$ (sàn vệ sinh).
Vị trí ô sàn Chiều dày sàn BTCT (mm) Tĩnh tải chưa kể TLBT sàn ($kN/m^2$) Tổng tĩnh tải tính toán ($kN/m^2$) Hoạt tải tiêu chuẩn ($kN/m^2$)
Sàn căn hộ 150 1,28 4,75 1,50
Sàn vệ sinh, ban công 150 1,32 4,54 2,50
Sàn tầng hầm 150 0,71 4,18 5,00
Sàn tầng mái 150 0,96 4,09 0,75
Sàn khu thương mại 150 1,28 4,75 5,00
Phòng máy thang máy 150 1,28 4,75 7,00
  • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Công trình đặt tại TP. Hồ Chí Minh thuộc vùng áp lực gió II, dạng địa hình C. Vận tốc gió trung bình 3 giây chu kỳ lặp 50 năm $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$; áp lực gió cơ sở $W_0 = 0,95\text{ kN/m}^2$; áp lực gió 3 giây chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = 0,8094\text{ kN/m}^2$; hệ số độ tin cậy $\gamma_f = 2,1$; hệ số giảm chấn $\beta = 0,02$.
  • Tải trọng động đất (TCVN 9386:2012): Phân tích dao động trên mô hình ETABS cho thấy chu kỳ dao động cơ bản theo phương Y là $T_{1(y)} = 2,157\text{ s}$. Do $T_1 > 4 T_C$ và $T_1 > 2,0\text{ s}$, công trình không thỏa mãn điều kiện áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, buộc phải sử dụng phương pháp phổ phản ứng dao động. Công trình thuộc nền đất loại D, đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0,0330g$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,0$, gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,32373\text{ m/s}^2$. Hệ số ứng xử $q = 3,9$ (áp dụng cho kết cấu hỗn hợp tương đương khung nhiều tầng). Khai báo nguồn khối lượng dao động (Mass Source): 100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải.
  • Tổ hợp tải trọng: Xây dựng hệ thống tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (COMBO 1 đến COMBO 25) phục vụ tính lún móng và kiểm tra nứt võng; hệ thống tổ hợp tải trọng tính toán (COMBO 1 đến COMBO 17 và COMBOBAO) phục vụ thiết kế tiết diện và cốt thép chịu lực cho dầm, cột, vách và đài móng.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tác giả chọn sàn tầng 2 đại diện cho tầng điển hình để mô hình hóa trên phần mềm SAFE:

  • Khai báo lưới cột, kích thước các ô bản, dầm chính và dầm trực giao. Gán các trường tĩnh tải hoàn thiện ($TLHT$), tải trọng tường xây trên sàn ($TLTX$) và các trường hoạt tải theo phương pháp so le ($HT_1, HT_2$).
  • Thiết lập dải tính toán (Design Strips) theo phương X và phương Y có bề rộng phù hợp với biểu đồ phân bố mômen uốn.
  • Xuất kết quả nội lực mômen dải trên (gối) và dải dưới (nhịp). Tính toán lượng cốt thép yêu cầu cho từng dải dầm bản và lựa chọn đường kính, khoảng cách thanh thép.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo TCVN 5574:2018: Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt, bề rộng khe nứt giới hạn ($a_{crc} \le [a_{crc}]$) và độ võng dài hạn của bản sàn ($f \le [f] = L/200$), đảm bảo sàn đáp ứng điều kiện làm việc bình thường.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Nội dung chương tập trung tính toán hệ thang bộ 2 vế tầng điển hình:

  • Xác định kích thước hình học bản thang, góc nghiêng, kích thước bậc thang và chiếu nghỉ, chiếu tới.
  • Phân tích tĩnh tải bản thân bản BTCT nghiêng, các lớp gạch ốp lát bậc, vữa trát trần và tải lan can tay vịn; hoạt tải sử dụng lấy $3,0\text{ kN/m}^2$ (nhân hệ số vượt tải thành hoạt tải tính toán).
  • Thiết lập sơ đồ tính bản thang dạng bản kê đơn giản có một đầu ngàm/khớp, xác định mômen nhịp và mômen gối.
  • Tính toán diện tích cốt thép bản thang; thiết kế kết cấu dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới chịu tải trọng tập trung truyền từ bản thang và tải trọng tường xây, tính toán cốt thép dọc chịu mômen và cốt thép đai chịu lực cắt.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

Chương 5 là nội dung trọng tâm về phân tích hệ kết cấu chịu lực không gian:

  • Trích xuất dữ liệu nội lực từ mô hình ETABS cho khung phẳng trục 3 và trục K dưới tác dụng của tổ hợp bao tải trọng.
  • Tính toán dầm khung tầng điển hình: Xác định diện tích cốt thép dọc chịu mômen dương tại nhịp và mômen âm tại gối; tính toán cốt đai chống cắt theo điều kiện chịu ứng suất cắt lớn nhất; thiết kế cốt treo bổ sung (cốt đai gia cường hoặc cốt giằng) tại vị trí giao nhau giữa dầm phụ (dầm trực giao) gác lên dầm chính để chống ứng suất phá hoại giật đứt cục bộ.
  • Tính toán cốt thép cột khung: Xét các trường hợp nội lực nguy hiểm nhất ($N_{max} - M_{tuongung}$, $M_{max} - N_{tuongung}$, $M_{min} - N_{tuongung}$). Áp dụng bài toán nén lệch tâm xiên để tính toán và bố trí cốt thép dọc đối xứng cho các cột trục điển hình gồm CB10, CB13, CB2, CB3, CB11, CB12 và CG6; bố trí cốt đai dày tại vùng chân cột và đầu cột để tăng cường khả năng nở hông và độ dẻo kháng chấn.
  • Thiết kế vách và lõi cứng: Phân tích nội lực các phần tử vách (P1 đến P8) chịu lực dọc $N$, mômen uốn $M$ và lực cắt $V$. Tính toán cốt thép theo phương pháp vùng biên chịu mômen (Boundary Element Method), bố trí cốt thép tập trung ở hai biên vách và cốt thép ngang/dọc phân bố thân vách đảm bảo kháng cắt.

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG

Chương 6 giải quyết bài toán tương tác công trình với nền đất:

  • Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý 8 lớp địa chất tại hiện trường xây dựng.
  • Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi đơn đường kính lớn qua 4 phương pháp tính toán:
    1. Sức chịu tải theo độ bền vật liệu cọc ($R_{cv}$).
    2. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền tra bảng ($R_{cl}$).
    3. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền ($R_{cd}$).
    4. Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT ($R_{spt}$). Các kết quả tính toán có xét đến hệ số làm việc kháng chấn $\gamma_{eq1}$ và $\gamma_{eq2}$ theo quy định của TCVN 9386:2012.
  • Chọn sức chịu tải thiết kế cọc $[P]$ và sơ bộ số lượng cọc cho từng cụm đài; xác định độ cứng đàn hồi của cọc đơn phục vụ việc phân phối tải trọng.
  • Thiết kế chi tiết 3 loại đài móng đặc trưng:
    • Móng M1 (chân cột CB11) và Móng M2 (chân cột CG11): Kiểm tra phản lực đầu cọc lớn nhất ($P_{max} \le 1,2[P]$) và nhỏ nhất ($P_{min} > 0$); kiểm tra điều kiện áp lực đáy khối móng quy ước ($P_{tc} \le R_{tc}$, $P_{tc,max} \le 1,2 R_{tc}$); tính độ lún móng cọc ($S \le [S] = 8\text{ cm}$); kiểm tra đài móng theo điều kiện chống đâm thủng từ đáy cột và kiểm tra cắt trên tiết diện nghiêng; tính toán cốt thép hai phương đáy đài.
    • Móng M3 (cụm móng đài bè lõi thang máy): Phân bố hệ cọc chịu mômen lật lớn theo hai phương (X-MAX, X-MIN, Y-MAX, Y-MIN), kiểm tra ổn định tổng thể, độ lún khối móng quy ước, khả năng chống chọc thủng của vách lõi và tính toán lưới cốt thép bản đài.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính của đồ án

Đồ án đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể thông qua hệ thống bảng biểu tính toán:

  • Xác định đầy đủ các giá trị chu kỳ dao động cơ bản của công trình trong ETABS (với Mode 1 có chu kỳ $T = 2,6808\text{ s}$, Mode 3 có $T = 1,2\text{ s}$), chứng minh công trình thuộc dạng kết cấu mềm chịu ảnh hưởng mạnh của dao động ngang.
  • Thiết lập hoàn chỉnh ma trận 25 trường hợp tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và 17 trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán có xét đến lực cắt đáy động đất với hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,0$ và gia tốc nền $a_g = 0,32373\text{ m/s}^2$.
  • Tính toán và kiểm tra toàn diện khả năng chịu lực của các cấu kiện khung trục 3, K: các cột CB10, CB13, CB2, CB3, CB11, CB12, CG6 đều thỏa mãn khả năng chịu nén uốn; các vách P1 đến P8 đạt yêu cầu chịu cắt và mômen vùng biên.
  • Hệ thống móng cọc khoan nhồi M1, M2 và M3 đảm bảo tuyệt đối các điều kiện ổn định: phản lực đầu cọc nằm trong giới hạn cho phép, độ lún tính toán của các móng đều nhỏ hơn độ lún giới hạn quy phạm, đài cọc đủ chiều cao chống xuyên thủng mà không cần tăng tiết diện đột ngột.

Giải pháp kỹ thuật và đóng góp chuyên môn

  1. Cập nhật và áp dụng triệt để tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023: Khai báo chính xác các thông số áp lực gió 3 giây chu kỳ lặp 10 năm ($W_{3s,10} = 0,8094\text{ kN/m}^2$) và chu kỳ lặp 50 năm ($V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$), phản ánh đúng bản chất tác động giật của gió đối với công trình cao trên 60 m tại khu vực TP. Thủ Đức.
  2. Ứng dụng chuẩn xác phương pháp phổ phản ứng đàn hồi theo TCVN 9386:2012: Xử lý bài toán động đất đối với công trình có chu kỳ dao động $T_1 > 2,0\text{ s}$, loại bỏ việc áp dụng sai phương pháp tĩnh lực ngang tương đương mà nhiều đồ án trước đây mắc phải.
  3. Hoàn thiện quy trình phân tích kết cấu sàn sườn dầm trực giao nhịp lớn bằng SAFE: Sử dụng dải strip để tính toán thép và kiểm tra đồng thời cả hai trạng thái giới hạn (cường độ và nứt - võng), giúp kết quả thiết kế sát với thực tế làm việc của sàn.
  4. Tổng hợp và so sánh toàn diện 4 phương pháp xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi, kết hợp xét đến hệ số làm việc kháng chấn ($\gamma_{eq1}, \gamma_{eq2}$), mang lại độ an toàn và kinh tế cao cho giải pháp nền móng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản thuyết minh đồ án, công trình còn một số điểm hạn chế và hướng mở:

  • Hạn chế:

    • Phạm vi tính toán chi tiết chỉ tập trung vào một số cấu kiện đại diện: mặt sàn tầng 2 (tầng điển hình), hai trục khung phẳng điển hình (trục 3 và trục K), cùng ba đài móng móng đơn/lõi (M1, M2, M3). Toàn bộ các cấu kiện còn lại trong không gian 18 tầng được giả định bố trí tương tự hoặc lấy bao từ mô hình tổng thể.
    • Phân tích động đất dừng lại ở phương pháp phổ phản ứng đàn hồi tuyến tính với hệ số ứng xử $q = 3,9$, chưa thực hiện phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-History Analysis) để quan sát cơ chế khớp dẻo của khung và vách khi xảy ra động đất cực đại.
    • Mô hình tính toán phần thân trong ETABS sử dụng giả thiết liên kết ngàm lý tưởng tại cao độ mặt móng, chưa mô phỏng đồng thời bài toán tương tác động giữa kết cấu thân, đài cọc và các lớp đất nền (Soil-Structure Interaction).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Nghiên cứu mô hình tương tác động học đất - móng - kết cấu (SSI) nhằm đánh giá sự phân bố lại nội lực trong khung và vách khi các đài cọc xuất hiện lún lệch cục bộ.
    • Ứng dụng các giải pháp giảm chấn thụ động (như con lắc ma sát, cản nhớt, khối lượng điều chỉnh TMD) ở tầng mái nhằm hạn chế biên độ dao động ngang và gia tốc đỉnh sàn do gió bão và động đất gây ra.
    • Tối ưu hóa hàm lượng cốt thép và tiết diện dầm trực giao bằng các thuật toán tự động hóa kết hợp mô hình thông tin công trình (BIM).

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Đông Saigon" là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng khi thực hiện đồ án môn học (Bê tông cốt thép 2, Kết cấu nhà cao tầng, Nền móng) và đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu trẻ cần tài liệu tham khảo thực tế về quy trình khai báo tải trọng gió theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012 trong phần mềm ETABS.
  • Các phần đáng tham khảo chuyên sâu gồm:
    • Quy trình khai báo Mass Source, tham số phổ phản ứng ($S, T_B, T_C, T_D, a_g, q, \beta, \lambda$) trong ETABS tại Chương 2.
    • Kỹ thuật phân dải Design Strip và kiểm tra nứt, võng sàn bê tông trên phần mềm SAFE tại Chương 3.
    • Phương pháp tính toán cốt thép vách lõi theo vùng biên chịu mômen và phương pháp thiết kế cốt treo cho nút giao dầm chính - dầm phụ tại Chương 5.
    • Trình tự 4 bước so sánh sức chịu tải cọc khoan nhồi và quy trình kiểm tra ổn định khối móng quy ước, đâm thủng, lún đài cọc tại Chương 6.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và phân cấp công trình của Chung cư Đông Saigon được quy định như thế nào?
Công trình là công trình dân dụng cấp 2 (theo phân loại công trình cao tầng có $8 < \text{số tầng} < 20$ trong TCVN 9386:2012), gồm 16 tầng nổi, 1 tầng tum kỹ thuật và 1 tầng hầm. Chiều cao đỉnh công trình đạt +62,40 m tính từ cốt đất tự nhiên; mặt bằng hình chữ nhật kích thước 52,0 m x 42,0 m, diện tích sàn 2.184 m²/sàn. Cao độ sàn tầng hầm là -2,400 m và cao độ sàn tầng 1 là +1,200 m.

2. Vì sao tác giả bắt buộc phải áp dụng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi để tính toán tải trọng động đất thay vì phương pháp tĩnh lực ngang tương đương?
Theo TCVN 9386:2012, phương pháp tĩnh lực ngang tương đương chỉ được phép áp dụng khi chu kỳ dao động cơ bản $T_1 \le 4 T_C$ và $T_1 \le 2,0\text{ s}$. Kết quả phân tích dao động của công trình trên ETABS cho thấy chu kỳ dao động theo phương Y đạt $T_{1(y)} = 2,157\text{ s}$ (lớn hơn 2,0 s). Do đó, điều kiện áp dụng phương pháp tương đương bị vi phạm, bắt buộc tác giả phải phân tích động đất bằng phương pháp phổ phản ứng dao động.

3. Khối lượng tham gia dao động (Mass Source) được tác giả thiết lập như thế nào khi tính toán động đất trong ETABS?
Tác giả khai báo nguồn khối lượng dao động (Mass Source) trong ETABS gồm 100% Tĩnh tải (bao gồm trọng lượng bản thân bê tông kết cấu, tĩnh tải các lớp hoàn thiện, tải tường xây, tải thang máy) cộng với 50% Hoạt tải sử dụng của công trình, tuân thủ đúng quy định về hệ số tổ hợp khối lượng tham gia dao động khi xét tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012.

4. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi trong đồ án được xác định dựa trên những phương pháp tính toán nào?
Sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi được tác giả tổng hợp từ 4 phương pháp tính toán độc lập:

  1. Sức chịu tải theo cường độ vật liệu cọc ($R_{cv}$).
  2. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền qua phương pháp tra bảng ($R_{cl}$).
  3. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền ($R_{cd}$).
  4. Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT tại hiện trường ($R_{spt}$). Các kết quả tính toán đều xét đến hệ số làm việc kháng chấn $\gamma_{eq1}$ và $\gamma_{eq2}$.

5. Giải pháp kết cấu phần thân và kết cấu sàn tầng điển hình được lựa chọn là gì?
Kết cấu phần thân phương đứng sử dụng hệ hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối (vách và lõi dày 300 mm). Kết cấu sàn tầng điển hình sử dụng hệ sàn sườn toàn khối bê tông cốt thép dày 150 mm kết hợp dầm chính ($300 \times 700\text{ mm}$) và hệ dầm trực giao ($250 \times 500\text{ mm}$), thi công bằng bê tông cấp độ bền B30 và cốt thép CB400-V.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Đông Saigon" của sinh viên Đặng Minh Vàng đã hoàn thành toàn diện và chuẩn xác các nội dung kỹ thuật từ thiết kế kiến trúc, lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực không gian đến tính toán chi tiết cấu kiện dầm, sàn, cột, vách và nền móng cọc khoan nhồi. Việc áp dụng đồng bộ các tiêu chuẩn xây dựng cập nhật như TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012 kết hợp các phần mềm chuyên ngành ETABS, SAFE và AutoCAD khẳng định tính khoa học, độ tin cậy và khả năng ứng dụng thực tế cao của đồ án. Toàn bộ các kết quả phân tích nội lực, biến dạng và kiểm tra giới hạn đều thỏa mãn nghiêm ngặt các quy định an toàn kết cấu công trình cao tầng hiện hành.