Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng công trình với đề tài "Đồ án Thiết kế Công trình" do sinh viên Nguyễn Mạnh Trí (MSSV: 0951022175) thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Th.S Nguyễn Hoài Nghĩa. Đề tài tập trung giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế kỹ thuật công trình nhà nhiều tầng bê tông cốt thép toàn khối, bao gồm hai giai đoạn cốt lõi: thiết kế kết cấu chịu lực và lập biện pháp tổ chức thi công công trình.

Trong thực tiễn xây dựng nhà nhiều tầng, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực, mô hình hóa không gian chính xác nhằm tiếp thu hiệu quả các tổ hợp tải trọng đứng và tải trọng ngang, đồng thời đưa ra giải pháp thi công khả thi, an toàn và kinh tế là yêu cầu bắt buộc đối với một kỹ sư xây dựng. Đồ án được triển khai nhằm thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế cụ thể sau:

  1. Phân tích ưu nhược điểm của các hệ chịu lực và hệ sàn để lựa chọn giải pháp kết cấu, giải pháp vật liệu tối ưu cho công trình.
  2. Xác định tải trọng, tính toán nội lực, bố trí cốt thép và kiểm tra võng, nứt cho hệ sàn tầng điển hình và cầu thang bộ hai vế.
  3. Thiết lập mô hình khung không gian 3D, phân tích các tổ hợp tải trọng tác dụng (tĩnh tải, hoạt tải sử dụng, áp lực đất tầng hầm, tải trọng gió tĩnh), tính toán và bố trí cốt thép dầm, cột, kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình.
  4. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, lựa chọn giải pháp móng cọc ép bê tông cốt thép, xác định sức chịu tải của cọc đơn theo vật liệu và đất nền, tính toán đài móng và kiểm tra an toàn trong các giai đoạn cẩu lắp, chịu tải.
  5. Thiết kế chi tiết biện pháp kỹ thuật thi công cho từng giai đoạn (ép cọc, đào đất, thi công đài cọc, cốp pha dầm - sàn - cột), lựa chọn máy móc thiết bị thi công và lập bảng tiến độ thi công toàn diện.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là kết cấu chịu lực và biện pháp thi công của một công trình nhà nhiều tầng bằng bê tông cốt thép toàn khối. Phạm vi không gian của công trình được xác định xây dựng tại khu vực nội thành Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng áp lực gió II.A. Phạm vi hình học của công trình có chiều cao tổng thể $33{,}5\text{ m}$ (chiều cao công trình nhỏ hơn $40\text{ m}$), chiều cao tầng điển hình $3{,}2\text{ m}$, tầng 1 cao $4{,}0\text{ m}$, chiều cao tầng hầm $3{,}0\text{ m}$ với cao trình $-3{,}3\text{ m}$. Thời gian sử dụng giả định của công trình phục vụ công tác tính toán tải trọng là 50 năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế - tính toán

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, lý thuyết cơ học kết cấu, phương pháp phần tử hữu hạn và các tài liệu chuyên ngành về bê tông cốt thép:

  • Hệ thống tiêu chuẩn quy phạm:

    • TCVN 2737:1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động (xác định tĩnh tải, hoạt tải sử dụng, hệ số vượt tải, hệ số giảm tải theo diện tích phòng, tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió vùng II.A).
    • TCXDVN 5574:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (xác định đặc trưng cơ lý của bê tông cấp độ bền B25, B20 và tính toán cấu kiện chịu uốn, nén theo trạng thái giới hạn).
    • TCXDVN 9346:2012: Tiêu chuẩn cốt thép xây dựng (thông số cường độ của thép nhóm AI và AII).
    • TCXD 205:1998: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc (xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền).
    • TCXDVN 356:2005: Tiêu chuẩn tính toán kết cấu bê tông cốt thép (tra bảng hệ số tính cốt thép và kiểm tra cắt).
    • Tài liệu chuyên khảo của tác giả Nguyễn Đình Cống: "Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép" (NXB Xây dựng, 2009) và "Sàn sườn bê tông toàn khối" (NXB Xây dựng, 2008).

  • Phương pháp tính toán kết cấu:

    • Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn (mô hình rời rạc) để giải bài toán kết cấu không gian phức tạp thông qua ma trận độ cứng, đảm bảo các điều kiện tương thích về lực và chuyển vị tại các nút liên kết.
    • Tính toán bản sàn theo hai sơ đồ: sơ đồ đàn hồi đối với bản kê bốn cạnh làm việc hai phương ($\ell_2 / \ell_1 \le 2$, ô số 9) và sơ đồ biến dạng dẻo đối với bản dầm làm việc một phương ($\ell_2 / \ell_1 > 2$).
    • Tính toán cầu thang bộ theo sơ đồ hệ tĩnh định dạng bản dầm tựa đơn trên dầm sàn và dầm chiếu nghỉ.
    • Tính toán cột khung chịu nén uốn lệch tâm xiên theo hai phương kết hợp kiểm tra mặt cắt bằng biểu đồ tương tác; tính dầm chịu uốn theo bài toán cốt đơn/cốt kép.

  • Công cụ phần mềm hỗ trợ:

    • ETABS v9.0: Thiết lập mô hình không gian 3D của toàn bộ công trình, gán tải trọng gió vào tâm hình học (diaphragm) từng tầng, phân tích nội lực hệ khung và kiểm tra ứng xử của kết cấu.
    • SAFE v12.1: Phân tích dải nội lực và tính toán kết cấu phần móng.
    • SAP2000 v14.0: Mô hình hóa và phân tích nội lực bản thang, dầm chiếu nghỉ cầu thang.
    • Microsoft Excel 2010 & Microsoft Word 2010: Lập bảng tính tự động xử lý nội lực xuất từ ETABS/SAP2000, tổ hợp 24 trường hợp tải trọng và bao nội lực (ENVE1, ENVE2), tính toán diện tích cốt thép và trình bày thuyết minh.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp thi công công trình

Giải pháp kết cấu và vật liệu

Căn cứ vào đặc thù kiến trúc và tải trọng, tác giả lựa chọn giải pháp hệ khung bê tông cốt thép toàn khối làm hệ chịu lực chính (khung chịu tải trọng đứng, sàn làm việc như hệ giằng ngang liên kết các cột) kết hợp với giải pháp "Hệ sàn sườn" toàn khối dày $120\text{ mm}$.

Hạng mục cấu kiện Cấp độ bền / Loại vật liệu Cường độ chịu nén tính toán ($R_b$, $R_{sc}$) Cường độ chịu kéo tính toán ($R_{bt}$, $R_s$, $R_{sw}$) Môđun đàn hồi ($E_b$, $E_s$)
Bê tông phần thân và đài cọc B25 $R_b = 14{,}5\text{ MPa}$ $R_{bt} = 1{,}05\text{ MPa}$ $E_b = 30000\text{ MPa}$
Bê tông thân cọc B20 $R_b = 11{,}5\text{ MPa}$ $R_{bt} = 0{,}90\text{ MPa}$ $E_b = 27000\text{ MPa}$
Cốt thép $\Phi \le 8\text{ mm}$ (sàn, đai) Nhóm AI $R_{sc} = 225\text{ MPa}$ $R_s = 225\text{ MPa}$; $R_{sw} = 175\text{ MPa}$ $E_s = 210000\text{ MPa}$
Cốt thép $\Phi > 8\text{ mm}$ (khung, đài, cọc) Nhóm AII $R_{sc} = 280\text{ MPa}$ $R_s = 280\text{ MPa}$; $R_{sw} = 225\text{ MPa}$ $E_s = 210000\text{ MPa}$
Gạch xây, gạch lát, vữa trát Gạch xây / Ceramic / Vữa $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$ $\gamma = 22\text{ kN/m}^3$ (Ceramic) $\gamma = 16\text{ kN/m}^3$ (Vữa xây)

Giải pháp thi công và thiết bị phục vụ

Đồ án thiết lập hoàn chỉnh chuỗi biện pháp thi công các hạng mục ngầm và phần thân:

  • Thi công phần ngầm: Sử dụng thiết bị ép cọc thủy lực kết hợp cẩu phục vụ hạ các đoạn cọc bê tông cốt thép C2; thi công hệ cừ bảo vệ vách hố đào; đào đất và kiểm soát hạ mực nước ngầm; đập đầu cọc, đổ bê tông lót mác thấp, lắp dựng ván khuôn, gia công cốt thép và đổ bê tông đài móng.
  • Thi công phần thân: Thiết kế hệ ván khuôn gỗ - cây chống cho dầm, sàn, cột chịu áp lực bê tông tươi; tính toán bố trí thanh sườn, gông cột và cây chống xiên.
  • Thiết bị vận chuyển và cơ giới: Lựa chọn cần trục tháp vận chuyển vật liệu lên cao, máy vận thăng chở người và thiết bị, xe bồn vận chuyển bê tông thương phẩm và máy đầm dùi, đầm bàn chuyên dụng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về kết cấu công trình. Lựa chọn giải pháp kết cấu công trình

Chương này phân tích các sơ đồ làm việc kết cấu nhà nhiều tầng (hệ khung, hệ khung vách, hệ khung lõi, hệ lõi hộp). Tác giả so sánh các phương án sàn: sàn sườn, sàn ô cờ, sàn không dầm, sàn ứng lực trước, sàn composite và tấm panel lắp ghép; từ đó chọn giải pháp hệ khung kết hợp hệ sàn sườn bê tông toàn khối. Tác giả xác định chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu (bê tông B25, B20; thép AI, AII), phân tích 3 trường phái tính toán (mô hình liên tục thuần túy, mô hình siêu khối, mô hình phần tử hữu hạn) và lựa chọn phần mềm ETABS, SAFE, SAP2000. Đồng thời, chương này thiết lập công thức chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ mảnh giới hạn ($\lambda_{gh} = 100$, chiều dài cột tầng 1 lớn nhất $l = 4000\text{ mm} \rightarrow b \ge 0{,}097\text{ m}$) và diện tích tiết diện $A_0 = k_t \cdot N / R_b$ với $q = 12\text{ kN/m}^2$; chọn chiều cao dầm $h_d = l_d / m_d$ ($m_d = 12 \div 16$ cho dầm khung nhiều nhịp, nhịp $7{,}5\text{ m}$ sơ bộ $h_d = 600\text{ mm}$).

Chương II: Tính toán sàn tầng điển hình

Tác giả quan niệm sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang, xác định sơ bộ chiều dày sàn $h_b = D \cdot L_1 / m = 120\text{ mm}$ (với $D = 0{,}4$; $m = 40 \div 45$ cho bản kê 4 cạnh và $30 \div 35$ cho bản dầm). Tĩnh tải sàn thông thường được tính toán là $512{,}4\text{ daN/m}^2$, sàn vệ sinh có lớp chống thấm là $552{,}2\text{ daN/m}^2$. Hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737-1995 kết hợp hệ số giảm tải $\psi_1 = 0{,}4 + 0{,}6 / \sqrt{A/9}$. Tác giả tính toán nội lực và bố trí cốt thép cho ô bản kê bốn cạnh (ô số 9, sơ đồ đàn hồi, lớp bảo vệ $a = 20\text{ mm}$, $h_0 = 100\text{ mm}$) và ô bản dầm (sơ đồ biến dạng dẻo). Đối với ô S10 ở biên có diện tích nhỏ, thép được bố trí theo ô S2 để thuận tiện thi công. Kiểm tra khả năng chịu cắt cho thấy bản sàn đủ khả năng chịu lực; kiểm tra độ võng tại ô lớn nhất S7 ($6{,}0 \times 4{,}0\text{ m}$) theo công thức $f_1 = \frac{5}{48} \frac{M_1 l_1^2}{EJ} \le [f_{gh}] = \frac{1}{200} l_1$, kết luận sàn thỏa mãn điều kiện độ võng.

Chương III: Tính toán cầu thang điển hình

Thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản không dầm đỡ, chiều cao tầng $h_t = 3200\text{ mm}$, chiều dày bản thang $h_{bt} = 120\text{ mm}$, kích thước bậc thang $h_b = 160\text{ mm}$, $l_b = 300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $2h_b + l_b = 620\text{ mm}$), dầm chiếu tới và chiếu nghỉ có kích thước tiết diện $200 \times 300\text{ mm}$. Tĩnh tải tính toán chiếu nghỉ là $461{,}1\text{ daN/m}^2$, bản thang là $601\text{ daN/m}^2$; hoạt tải phân bố $p^{tt} = 360\text{ daN/m}^2$. Tác giả mô hình hóa trên SAP2000 với sơ đồ 1 đầu gối cố định và 1 đầu gối di động (do ô thang chừa lỗ thông tầng có thép chờ sẵn). Kết quả tính thép bản thang chịu mômen nhịp dùng cốt thép cấu tạo $\phi 8a200$. Dầm chiếu nghỉ chịu tải trọng tổng cộng $q = 2641\text{ daN/m}$, mômen cực đại $M_{max} = 29{,}71\text{ kNm}$, lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 39{,}6\text{ kN}$. Khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông $Q_{b0} = 48{,}74\text{ kN} > Q_{max} = 39{,}6\text{ kN}$, bố trí cốt thép dọc $2\phi 14$ ($A_s = 307{,}7\text{ mm}^2$) và cốt đai cấu tạo $\phi 6a150$ ở đoạn $L/4$ đầu dầm, $\phi 6a200$ ở đoạn giữa nhịp.

Chương IV: Tính toán khung không gian

Tác giả xác định toàn diện tải trọng tác dụng lên công trình: tĩnh tải sàn điển hình ($185\text{ daN/m}^2$), sàn mái ($186{,}8\text{ daN/m}^2$), tải trọng tường xây $100\text{ mm}$ và $200\text{ mm}$; hoạt tải phân theo chức năng phòng kết hợp hệ số giảm tải; áp lực đất tầng hầm đoạn tường cao $3\text{ m}$ (đất cát vàng đắp $\gamma = 1600\text{ daN/m}^3$, $\varphi = 30^\circ$, $c = 0$, $\delta = 0$). Tải trọng gió tính theo TCVN 2737-1995: do chiều cao $33{,}5\text{ m} < 40\text{ m}$ nên không tính thành phần động; áp lực gió tĩnh TP.HCM vùng II.A có $W_0 = 95 - 12 = 83\text{ daN/m}^2$, hệ số tin cậy $\gamma = 1{,}2$, hệ số đón gió $C = +0{,}8$ và hút gió $C = -0{,}6$, quy về lực tập trung gán tại tâm hình học các tầng. Tác giả thiết lập 24 tổ hợp tải trọng (Comb1 đến Comb19 cho tính toán độ bền thép dầm/cột, Comb20 cho kiểm tra võng, Comb21 đến Comb24 và bao ENVE2 cho kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh). Trình bày chi tiết lý thuyết tính cốt dọc, cốt đai cho dầm chịu uốn và cột chịu nén lệch tâm 2 phương, quy định neo và nối chồng cốt thép.

+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                       HỆ THỐNG TỔ HỢP TẢI TRỌNG TRONG ĐỒ ÁN                           |
+------------------------------------+--------------------------------------------------+
| TỔ HỢP TẢI TRỌNG (COMBINATION)     | MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN / KIỂM TRA                    |
+------------------------------------+--------------------------------------------------+
| Comb1 - Comb19 & Bao ENVE1         | Tính toán cốt thép dọc, cốt thép đai dầm và cột  |
| Comb20 (0.833 HTTC)                | Kiểm tra độ võng cấu kiện                        |
| Comb21 - Comb24 & Bao ENVE2        | Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình         |
+------------------------------------+--------------------------------------------------+

Chương V: Thiết kế móng cọc ép bê tông cốt thép

Khảo sát địa tầng và lựa chọn giải pháp móng sâu sử dụng cọc ép bê tông cốt thép tiết diện vuông. Xác định tải trọng chân cột từ mô hình khung không gian cho các vị trí đặc trưng: móng M1 (chân cột C25 trục D-5), móng M2 (chân cột C17 trục A-5), móng M3 (chân cột C4 trục E-5). Tính toán sức chịu tải cọc đơn theo độ bền vật liệu và theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (TCXD 205-1998), từ đó xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài. Tiến hành kiểm tra an toàn: tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén và chịu nhổ, ổn định nền, độ lún móng cọc, điều kiện chọc thủng đài cọc, tính cốt thép đài móng và kiểm tra ứng lực của cọc trong quá trình cẩu lắp, vận chuyển cũng như chịu tải trọng ngang.

Chương VI: Thiết kế biện pháp thi công ép cọc

Xác định cơ sở thực hiện, công tác chuẩn bị trắc địa định vị tim cọc, chuẩn bị mặt bằng thi công, lựa chọn thiết bị máy ép cọc thủy lực và cần trục phục vụ cẩu cọc. Quy định quy trình ép cọc đoạn thân (C2), kỹ thuật hàn nối các đoạn cọc tại hiện trường, các sự cố thường gặp khi ép cọc và biện pháp khắc phục xử lý trở ngại, quy trình giám sát kỹ thuật và nghiệm thu công tác ép cọc.

Chương VII: Thiết kế biện pháp thi công đào đất

Trình bày công tác giải phóng mặt bằng, tiêu thoát nước mặt và hạ mực nước ngầm hố móng, định vị dựng khuôn công trình. Thiết kế biện pháp thi công ép cừ thép bảo vệ thành hố đào vào đất, phân đoạn thi công ép cừ và tính toán khối lượng đất đào hố móng tầng hầm phục vụ bố trí nhân lực, máy đào và phương tiện vận chuyển.

Chương VIII: Thiết kế biện pháp thi công đài cọc

Quy định kỹ thuật đập đầu cọc bê tông để lộ thép neo, đổ bê tông lót đài cọc, gia công lắp dựng cốt thép đài móng, lắp dựng hệ ván khuôn đài và kỹ thuật đổ, đầm bê tông đài móng. Tính toán khối lượng thi công đài cọc, kiểm tra khả năng chịu lực của hệ sườn ngang và thanh chống xiên ván khuôn đài.

Chương IX: Thiết kế thi công dầm, sàn, cột

Tính toán thiết kế hệ cốp pha và cây chống chịu lực cho cấu kiện dầm (tính thanh sườn, chọn cây chống), cốp pha sàn (tính thanh sườn, tính cột chống) và cốp pha cột (kiểm tra gông cột, kiểm tra cây chống xiên ổn định). Tính toán lựa chọn nhu cầu máy móc thiết bị phục vụ thi công phần thân bao gồm cần trục tháp, máy vận thăng lồng, xe bồn vận chuyển bê tông và máy đầm bê tông; quy định các tiêu chuẩn kiểm tra và nghiệm thu công tác cốp pha, cốt thép, bê tông.

Chương X: Lập tiến độ thi công

Lập bảng thống kê tổng hợp khối lượng các công tác xây lắp chính: khối lượng bê tông các cấu kiện (cột, dầm, sàn, thang, móng), khối lượng cốt thép các nhóm AI - AII, diện tích bề mặt cần đóng ván khuôn cốp pha dầm sàn cột và khối lượng thi công hoàn thiện cầu thang, làm cơ sở xây dựng biểu đồ tiến độ thi công toàn công trình.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán thiết kế cụ thể:

    • Xác định chính xác các thông số kích thước cấu kiện chịu lực: sàn sườn dày $120\text{ mm}$, dầm chính nhịp $7{,}5\text{ m}$ cao $600\text{ mm}$, dầm chiếu nghỉ thang $200 \times 300\text{ mm}$, chiều cao bậc thang $160\text{ mm}$ - rộng $300\text{ mm}$, tiết diện cột thỏa mãn độ mảnh giới hạn ($\lambda \le 100$).
    • Phân tích tải trọng tĩnh và hoạt tải: tĩnh tải sàn thường $512{,}4\text{ daN/m}^2$, sàn vệ sinh $552{,}2\text{ daN/m}^2$, sàn mái $186{,}8\text{ daN/m}^2$; tải trọng gió vùng II.A với $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ được phân phối vào tâm hình học từng tầng.
    • Hoàn thành việc tính toán bố trí thép cấu kiện dầm, cột, sàn, cầu thang và móng đài cọc (móng M1 chân cột C25 trục D-5, M2 chân cột C17 trục A-5, M3 chân cột C4 trục E-5) đảm bảo đầy đủ các điều kiện bền, cắt, võng và chọc thủng.
    • Thiết lập đầy đủ quy trình thi công kỹ thuật từ ép cọc C2, đào đất ép cừ, đài móng đến thi công dầm sàn cột bằng hệ ván khuôn - cây chống tính toán chi tiết và lựa chọn máy móc chuyên dụng (cần trục tháp, vận thăng, máy ép thủy lực).

  • Đóng góp kỹ thuật của đồ án:

    • Xây dựng một quy trình thiết kế công trình nhà nhiều tầng hoàn chỉnh, liên kết chặt chẽ giữa tính toán cơ sở lý thuyết (TCVN 2737:1995, TCXDVN 5574:2012, TCXD 205:1998) với ứng dụng công cụ tính toán số học hiện đại (ETABS, SAFE, SAP2000, Excel).
    • Đề xuất giải pháp cấu tạo và thi công hợp lý: điều chỉnh bố trí cốt thép ô sàn nhỏ biên S10 tương đương S2 để đơn giản hóa thi công và nâng cao hệ số an toàn; mô hình hóa chính xác liên kết khớp - gối di động cho bản thang bộ phù hợp biện pháp chừa thép chờ thông tầng trên công trường.

Hạn chế và hướng mở rộng

  • Hạn chế kỹ thuật trong phạm vi đồ án:

    • Do công trình có chiều cao $33{,}5\text{ m} < 40\text{ m}$, đồ án chỉ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, chưa xét đến thành phần động của gió và phân tích dao động động lực học công trình bậc cao.
    • Áp lực đất tầng hầm được tính toán dựa trên giả thiết đất cát vàng đắp lưng tường có ma sát sau lưng tường bằng $0$ ($\delta = 0$, $c = 0$, $\varphi = 30^\circ$), là sơ đồ tính toán đơn giản hóa.
    • Đồ án chỉ khảo sát tính toán chi tiết móng cọc cho 3 vị trí chân cột điển hình (C25 tại D-5, C17 tại A-5, C4 tại E-5) thay vì toàn bộ hệ thống móng của công trình.

  • Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

    • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến và dao động động đất theo các tiêu chuẩn mới đối với các công trình có chiều cao lớn hơn hoặc cấu trúc hình học bất đối xứng.
    • Khảo sát ứng dụng các giải pháp sàn khẩu độ lớn (sàn bê tông dự ứng lực căng sau, sàn bóng, sàn ô cờ) để tối ưu hóa không gian kiến trúc và giảm tải trọng bản thân truyền xuống móng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kiến trúc công trình và các kỹ sư thiết kế kết cấu trẻ:

  • Cung cấp mẫu thuyết minh tính toán hoàn chỉnh từ kết cấu phần trên (sàn, cầu thang, khung không gian) đến kết cấu phần ngầm (móng cọc ép) theo hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam.
  • Hướng dẫn cụ thể phương pháp mô hình hóa và khai báo tải trọng trên các phần mềm chuyên ngành ETABS v9.0, SAP2000 v14.0 và SAFE v12.1.
  • Cung cấp chi tiết các bài toán kiểm tra ván khuôn, cây chống, sườn ngang và lựa chọn thiết bị cơ giới thi công thực tế tại công trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án không tính toán thành phần động của tải trọng gió tác động vào công trình?
Theo quy chuẩn TCVN 2737:1995, công trình có chiều cao tổng thể là $33{,}5\text{ m}$ (nhỏ hơn ngưỡng quy định $40\text{ m}$), do đó đồ án chỉ cần tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió mà không bắt buộc phải tính thành phần động.

2. Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0$ tác dụng lên công trình tại Thành phố Hồ Chí Minh được xác định như thế nào?
Công trình đặt tại khu vực nội thành TP.HCM, thuộc vùng áp lực gió II. Theo Bảng 4 TCVN 2737:1995, vùng II có $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, nhưng do thuộc phân vùng II.A nên được giảm trừ $12\text{ daN/m}^2$. Do đó, giá trị áp lực gió tính toán được chọn là $W_0 = 95 - 12 = 83\text{ daN/m}^2$.

3. Vì sao tác giả chọn mô hình liên kết một đầu khớp cố định, một đầu gối di động khi giải nội lực cầu thang bằng SAP2000?
Tác giả lý giải dựa trên thực tế thi công: ô cầu thang thường được chừa lỗ thông tầng và đặt thép chờ sẵn tại dầm sàn, do đó nút liên kết giữa dầm phụ và bản thang không thể hình thành liên kết ngàm cứng hoàn toàn, việc chọn sơ đồ 1 đầu khớp và 1 đầu gối di động phản ánh đúng thực tế làm việc tĩnh định của cấu kiện.

4. Cấp độ bền của bê tông và nhóm cốt thép được sử dụng cho các cấu kiện công trình có thông số cường độ ra sao?
Bê tông phần thân và đài cọc dùng loại B25 ($R_b = 14{,}5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1{,}05\text{ MPa}$, $E_b = 30000\text{ MPa}$); bê tông cọc dùng loại B20 ($R_b = 11{,}5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 0{,}9\text{ MPa}$, $E_b = 27000\text{ MPa}$). Cốt thép $\Phi \le 8\text{ mm}$ dùng nhóm AI ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$); cốt thép $\Phi > 8\text{ mm}$ dùng nhóm AII ($R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 210000\text{ MPa}$).

5. Vì sao tác giả lựa chọn giải pháp hệ khung kết hợp hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối cho công trình?
Hệ khung bê tông toàn khối có sơ đồ làm việc rõ ràng, tạo không gian linh hoạt và chịu lực đứng - ngang tốt khi kết hợp sàn sườn đóng vai trò giằng ngang; đồng thời hệ sàn sườn có quy trình tính toán đơn giản, công nghệ thi công phổ biến và phù hợp với điều kiện thi công tại địa phương.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Đồ án Thiết kế Công trình" của tác giả Nguyễn Mạnh Trí là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một tòa nhà nhiều tầng bê tông cốt thép tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ việc tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 2737:1995, TCXDVN 5574:2012, TCXD 205:1998) với việc ứng dụng hiệu quả các công cụ mô hình hóa phần tử hữu hạn (ETABS, SAFE, SAP2000) để giải quyết từ cấu kiện sàn, thang, khung không gian đến móng cọc ép. Bên cạnh đó, đồ án xây dựng hệ thống biện pháp kỹ thuật thi công và tiến độ xây lắp chi tiết, thể hiện năng lực chuyên môn toàn diện của một kỹ sư xây dựng công trình.