Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng của tác giả Trần Văn Nhân (chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Chúng) thực hiện tính toán và thiết kế kết cấu cho công trình cao ốc văn phòng kết hợp dịch vụ thương mại OCEAN VIEW MANOR.

Bối cảnh thực tiễn được xác định từ nhu cầu đầu tư xây dựng một tổ hợp công trình đa năng hiện đại tại khu vực ven biển, đòi hỏi giải pháp thiết kế kết cấu phải đáp ứng độ an toàn chịu lực cao, phù hợp với điều kiện địa chất, chịu được các tác động bất lợi của tải trọng gió bão vùng duyên hải và động đất, đồng thời tối ưu hóa chi phí đầu tư và biện pháp thi công.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Hoàn thiện và hiệu chỉnh hồ sơ bản vẽ kiến trúc của công trình trên cơ sở hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công có sẵn và định hướng của giảng viên hướng dẫn.
  2. Thiết lập mô hình phân tích không gian ba chiều (3D), tính toán và thiết kế hệ khung chịu lực chính (bao gồm hệ thống cột, vách lõi bê tông cốt thép, dầm và sàn).
  3. Thiết kế chi tiết sàn tầng điển hình theo giải pháp sàn phẳng bê tông cốt thép.
  4. Thiết kế chi tiết cấu kiện cầu thang bộ hai vế dạng bản tầng điển hình.
  5. Thiết kế hệ kết cấu móng sử dụng giải pháp cọc khoan nhồi đường kính lớn cho khối tháp.
  6. Lập thuyết minh tính toán chi tiết và thể hiện kết quả trên hệ thống bản vẽ kỹ thuật chuyên ngành kèm phụ lục nội lực.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kết cấu chịu lực toàn khối bằng bê tông cốt thép (phần ngầm, phần thân và các cấu kiện phụ trợ) của tòa nhà cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích hơn 3.628 m² tại số 31 Hương lộ 5, xã Phước Tỉnh, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Quy mô công trình gồm 20 tầng nổi (và 01 tầng tum, tổng chiều cao khối tháp là 22 tầng, cao độ đỉnh mái là +68,000 m so với cốt ±0.000 m) và 01 tầng hầm (cốt nền sàn hầm là -3,000 m, chiều sâu 2,0 m so với mặt đất tự nhiên). Diện tích sàn tầng hầm đạt 1.477 m², diện tích mặt sàn một tầng điển hình khoảng 1.088 m².
  • Phạm vi thời gian và tài liệu cơ sở: Thuyết minh đồ án được hoàn thành vào năm 2020, dựa trên hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc giai đoạn bản vẽ thi công lập tháng 09/2012 và Báo cáo khảo sát địa chất công trình do Liên hiệp khảo sát địa chất công trình Nền móng và Môi trường lập tháng 03/2013.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp tham khảo tiêu chuẩn quốc tế:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế), TCXDVN 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió), QCVN 02/2009-BXD và tham khảo tiêu chuẩn ASCE 7-10.
  • Tiêu chuẩn kháng chấn: TCVN 9386-1:2012 và TCVN 9386-2:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất cho kết cấu nhà và nền móng).
  • Tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép và nền móng: TCVN 5574:2012 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCXD 198:1997 (Nhà cao tầng: Hướng dẫn thiết kế bê tông cốt thép toàn khối), TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế), TCXDVN 195:1997 (Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi), TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9393:2012 (Cọc – Phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục), TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu).
  • Tiêu chuẩn kết cấu khác: TCVN 5573:2011 (Kết cấu gạch đá) và TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép).

Phương pháp nghiên cứu và mô hình tính toán:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Phân tích ứng xử cơ học tổng thể của kết cấu không gian ba chiều trong giai đoạn đàn hồi, xác định các đặc trưng động học (chu kỳ, tần số và các dạng dao động riêng), đồng thời kiểm tra sự làm việc của công trình theo tiến trình thi công (Sequential construction analysis).
  • Phương pháp phân tích dải bản tương đương (Strip Method): Chuyển đổi nội lực từ mô hình phần tử hữu hạn dạng tấm sang các dải bản có bề rộng xác định để tính toán diện tích cốt thép.
  • Phương pháp phân tích nền móng: Mô hình hóa tương tác giữa cọc và đất nền thông qua hệ số độ cứng lò xo (spring) kết hợp phương pháp giải tích truyền thống theo tiêu chuẩn móng cọc.

Nguồn dữ liệu và công cụ tính toán:

  • Dữ liệu khảo sát địa chất từ hố khoan hiện trường (BH-1) thể hiện các lớp địa chất (lớp 1, 3, 4, 5, 8).
  • Công cụ tính toán: Phần mềm ETABS Version 17 (phân tích khung không gian 3D và tải trọng động), phần mềm SAFE 12 (phân tích sàn phẳng và hệ đài móng), các bảng tính tự lập trên Microsoft Excel để tính toán cốt thép cấu kiện và kiểm tra giới hạn biến dạng.

Thiết kế và kiểm soát kỹ thuật hệ thống kết cấu

Đồ án là công trình thiết kế kỹ thuật công trình dân dụng cao tầng, trong đó các thông số kỹ thuật, quy cách vật liệu và giải pháp kết cấu được xác định chi tiết trong văn bản:

Cấu kiện kết cấu Bê tông (Cấp bền / Mác) Cường độ chịu nén dọc trục $R_b$ (MPa) Cường độ chịu kéo $R_{bt}$ (MPa) Mô đun đàn hồi $E_b$ (MPa) Loại cốt thép quy định
Cọc khoan nhồi B30 (M400) 17,00 1,48 16.000 Thép dọc: CB400-V; Thép đai: CB300-V
Đài cọc + Dầm móng B30 (M400) 17,00 1,05 30.000 Thép dọc: CB400-V; Thép đai: CB300-V
Cột, vách + Lõi thang B30 (M400) 17,00 1,20 32.500 Thép dọc: CB400-V; Thép đai: CB300-V
Cầu thang, lanh tô, giằng B25 (M350) 14,05 1,05 30.000 Đường kính < 10 mm: CB240-T
Bể nước ngầm, tự hoại B25 (M350) 14,05 1,05 30.000 CB400-V / CB240-T

Quy cách cốt thép sử dụng:

  • Thép thanh tròn trơn $\varnothing < 10$ mm: Mác CB240-T, giới hạn chảy $f_y = 240$ MPa, cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 225$ MPa, chịu nén $R_{sc} = 225$ MPa, chịu cắt $R_{sw} = 175$ MPa.
  • Thép có gờ $\varnothing \ge 10$ mm dùng làm cốt thép dọc: Mác CB400-V, giới hạn chảy $f_y = 400$ MPa, $R_s = 365$ MPa, $R_{sc} = 365$ MPa, $R_{sw} = 290$ MPa.
  • Thép có gờ $\varnothing \ge 10$ mm dùng làm cốt thép đai: Mác CB300-V, giới hạn chảy $f_y = 300$ MPa, $R_s = 280$ MPa, $R_{sc} = 280$ MPa, $R_{sw} = 225$ MPa.
  • Thép hình, thép tấm (chiều dày $\le 20$ mm): Mác CCT34, giới hạn chảy $f_y = 220$ MPa, cường độ tính toán $R_s = 210$ MPa. Bu lông liên kết đạt cấp độ bền 5.6.

Khối xây tường bao che sử dụng gạch không nung mác $\ge$ M75, xây bằng vữa xi măng cát vàng mác M50, chiều dày tường bao ngoài là 170 mm; tường ngăn giữa các căn hộ hoặc căn hộ với hành lang dày 140 mm; tường ngăn phòng nội bộ dày 100 mm (105 mm).

Hệ thống kết cấu phần thân áp dụng hệ hỗn hợp khung cột - lõi vách kết hợp sàn dầm bê tông cốt thép đổ toàn khối:

  • Cột chịu lực: Tiết diện cột vuông kích thước $80 \times 80$ cm và cột tròn đường kính D60 cm.
  • Vách lõi thang máy: Chiều dày vách 0,20 m, đảm nhận tiếp nhận 60% đến 70% tổng tải trọng ngang của công trình và truyền tải trọng đứng xuống móng.
  • Bản sàn: Chiều dày sàn dao động từ 13 cm đến 40 cm; riêng sàn tầng điển hình được chọn phương án sàn phẳng dày 25 cm để tối ưu hóa không gian và tiết kiệm chiều cao tầng.

Giải pháp kết cấu phần móng:

  • Móng cọc khoan nhồi đường kính lớn D1000 mm cho khối tháp 22 tầng, chiều dài cọc thiết kế là 39,5 m tính từ đáy đài (dự kiến trong khoảng 35 m đến 45 m), ngàm vào tầng địa chất tốt (lớp đất số 8) tối thiểu 3,0 m; sức chịu tải dự kiến của cọc đạt 550 tấn.
  • Khu vực dưới cột sử dụng đài móng đơn; khu vực lõi thang máy tập trung tải trọng lớn áp dụng giải pháp đài bè trên nền cọc khoan nhồi. Hệ thống đài được liên kết toàn bộ bằng hệ dầm móng.
  • Chiều dày đài cọc $H_{\text{đài}} = 2,0$ m (thỏa mãn điều kiện cấu tạo $H_{\text{đài}} \approx 2 D_{\text{cọc}}$), bố trí tại cả khu vực không có hố PIT và có hố PIT.

Nội dung chính theo từng chương

1. THUYẾT MINH GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU

Chương này trình bày các căn cứ và giải pháp thiết kế tổng thể cho công trình OCEAN VIEW MANOR:

  • Quy mô công năng và thông số hình học: Công trình gồm 20 tầng nổi và 1 tầng hầm. Tầng hầm cao 3,0 m (cốt sàn -3,000 m); tầng 1 cao 4,0 m (hoặc 3,0 m theo bảng thông số) dùng làm sảnh đón tiếp và nhà hàng; tầng 2 và tầng 3 cao 4,0 m bố trí siêu thị, thương mại; tầng 4 cao 4,0 m làm văn phòng; tầng 5 cao 4,0 m phục vụ dịch vụ; từ tầng 6 đến tầng 19 cao 3,0 m là căn hộ chung cư; tầng mái cao 3,0 m bố trí cafe sân thượng. Chiều cao thông thủy được kiểm soát: tầng hầm $\ge 2,70$ m, tầng thương mại $\ge 3,60$ m, tầng căn hộ điển hình $\ge 2,60$ m.
  • Xác định tải trọng đặc thù: Do tính chất công trình cao cấp, tải trọng gió được tính toán với chu kỳ lặp 100 năm (thay vì 50 năm như công trình thông thường), hệ số tầm quan trọng trong tính toán kháng chấn là 1,25 (so với mức 1,00 thông thường).
  • Tải trọng tác động:
    • Tĩnh tải: Bê tông cốt thép $25,05$ kN/m³, khối xây gạch rỗng $13 \div 16$ kN/m³, khối xây gạch không nung $13 \div 20,10$ kN/m³, vữa xi măng $18$ kN/m³.
    • Hoạt tải tiêu chuẩn: Sảnh, hành lang $3,2$ kN/m²; phòng ở căn hộ $1,3$ kN/m²; khu thương mại $4,2$ kN/m²; gara xe $5,2$ kN/m²; xe cứu hỏa $20,4$ kN/m².
    • Tải trọng gió: Vùng áp lực gió II.A tại Huyện Long Điền, Bà Rịa – Vũng Tàu; áp lực gió tĩnh cơ sở $W_0 = 83$ daN/m²; dạng địa hình C; hệ số khí động bề mặt đón gió $c = 0,8$, bề mặt hút gió $c = 0,6$ (hoặc 0,5); chiều cao đón gió đỉnh mái 68,00 m. Do công trình cao trên 40 m nên bắt buộc tính toán thành phần động của gió theo TCXDVN 229:1999.
    • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012, địa hình nền đất loại C, cấp dẻo kết cấu trung bình (DCM), kết cấu thuộc hệ hỗn hợp tương đương khung. Gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0,0723$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$, hệ số ứng xử $q = 3,0723$. Kết quả phân tích bước đầu ghi nhận nhận xét công trình không cần thiết kế kháng chấn bắt buộc do mức gia tốc nền thấp.
    • Công trình loại trừ không tính toán cho các tải trọng đặc biệt như nổ, va chạm xe tải, máy bay.
  • Thiết lập các trường hợp tải trọng và tổ hợp: Gồm tĩnh tải bản thân (DL, hệ số vượt tải 1,1), tĩnh tải hoàn thiện (DLS), hoạt tải ngắn hạn (LL1), hoạt tải dài hạn (LL2), gió tĩnh và gió động các phương (WTX, WDX, WTY, WDY), động đất (QX, QY). Thiết lập 17 tổ hợp trạng thái giới hạn 1 (tổ hợp bao ENVE) và các tổ hợp trạng thái giới hạn 2 kiểm tra chuyển vị ngang (SENVEW).
  • Công tác thí nghiệm cọc: Chỉ định thí nghiệm nén tĩnh 02 cọc hiện trường (01 cọc D800 và 01 cọc D600) với tải trọng thử tối đa bằng 2,2 lần sức chịu tải thiết kế ($2,2 P_{tk}$) theo TCVN 9393:2012 trước khi cho phép thi công đại trà cọc D1000.

2. TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Chương này tập trung vào các bảng tính chi tiết và quy trình thiết kế các cấu kiện:

  • Phân tích tải trọng sàn và tường: Thống kê chi tiết tĩnh tải sàn cho từng khu vực công năng (sàn cầu thang gtt quy đổi $= 8,09$ kN/m²; sàn tầng hầm $= 1,98$ kN/m²; sàn ngoài nhà tầng 1 $= 12,90$ kN/m²; sàn trong nhà tầng 1-5 $= 2,33$ kN/m²; sàn mái trồng cây $= 7,52$ kN/m²; mái tôn đất $= 5,08$ kN/m²). Phân tích tải trọng tường xây theo các chiều cao 4,8 m; 4,0 m; 3,8 m; 3,0 m tương ứng với tường dày 200 mm và 100 mm (có kể và không kể giảm trừ lỗ mở).
  • Tính toán thành phần động của tải trọng gió: Thiết lập ma trận khối lượng tập trung các tầng $M_j$, xác định tần số dao động riêng và biên độ dao động $y_{ji}$ từ mô hình ETABS. Phân tích gió động theo phương X (xét mode hiệu dụng dạng 2 với tần số $f_{X} = 0,091$ Hz) và phương Y (xét mode hiệu dụng dạng 1 với tần số $f_Y = 2,724$ Hz).
  • Thiết kế cầu thang điển hình tầng 10:
    • Thang 2 vế dạng bản, chiều cao tầng 3,0 m, vế 1 gồm 9 bậc kích thước $b = 270$ mm, $h = 143$ mm. Chiều dày bản thang sơ bộ $h_b = 120$ mm.
    • Sơ đồ tính: Xem bản thang làm việc một phương, liên kết khớp với dầm thang do tỷ số $h_d / h_s = 300 / 120 = 2,5 < 3$.
    • Nội lực và cốt thép bản thang: Nhịp chiếu nghỉ trái có mô men tính toán $M = 16,603$ kNm; nhịp bản nghiêng $M = 18,603$ kNm. Bố trí thép chịu lực kết hợp thép cấu tạo $\varnothing 10a200$.
    • Dầm thang: Tiết diện dầm $h_d = 300$ mm, $b = 200$ mm. Cốt đai chịu cắt được kiểm tra theo điều kiện bê tông chịu cắt; tính toán cho thấy bê tông đủ khả năng chịu lực cắt lớn nhất ($Q \le 1,525$ kN), bố trí cốt đai cấu tạo $\varnothing 6a150$ tại vùng gối và $\varnothing 6a200$ tại vùng bụng dầm.
  • Thiết kế sàn tầng điển hình:
    • Xuất mô hình sàn từ ETABS sang phần mềm SAFE 12 để phân tích nội lực dưới tác động của tĩnh tải bản thân, tĩnh tải hoàn thiện, tải tường và hoạt tải phân bố đều.
    • Sử dụng dải Strip phân chia sàn theo các dải màu tập trung mô men $M_{11}$ và $M_{22}$ để tính toán diện tích cốt thép.
    • Kiểm tra độ võng: Độ võng tức thời lớn nhất xuất ra từ phần mềm SAFE đạt $f_{\text{max}} = 6,200$ mm, nhỏ hơn nhiều so với độ võng cho phép $[f] = 25$ mm ($6,200 \text{ mm} \le 25 \text{ mm}$), bảo đảm điều kiện biến dạng ở trạng thái giới hạn thứ 2.
    • Kiểm tra xuyên thủng sàn: Vị trí chân cột có phản lực lớn nhất được kiểm tra chống chọc thủng với lực gây xuyên thủng tính toán $Q_{\text{xtMax}} = 725,283$ kN. Diện tích tháp chống xuyên tính toán $F_{\text{cxt}} = 2[(b_c + h_0) + (h_c + h_0)] = 922.500$ mm². Lực chống xuyên của bê tông sàn được xác định $P_{\text{cx}} = 0,75 R_{bt} F_{\text{cx}} \ge Q_{\text{xtMax}}$, kết luận bản sàn phẳng dày 25 cm an toàn về điều kiện chống xuyên thủng mà không cần gia cường mũ cột.
  • Thiết kế hệ khung và móng: Trình bày quy trình mô hình hóa hệ khung trên ETABS, nguyên lý neo nối cốt thép và tính toán sức chịu tải của cọc nhồi D1000 theo TCVN 10304:2014, xác định độ cứng lò xo cọc phục vụ phân tích tương tác móng - công trình.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán định lượng chính trong đồ án:

Hạng mục kiểm tra / Thiết kế Thông số tính toán thực tế Giới hạn cho phép / Tiêu chuẩn Đánh giá an toàn
Độ võng lớn nhất sàn điển hình $f_{\text{max}} = 6,200$ mm $[f] = 25,000$ mm Thỏa mãn ($f_{\text{max}} \le [f]$)
Chọc thủng sàn tại chân cột lớn nhất $Q_{\text{xtMax}} = 725,283$ kN $P_{\text{cx}} = 0,75 R_{bt} F_{\text{cx}} > Q_{\text{xtMax}}$ Thỏa mãn chống xuyên
Chiều dày bản thang bộ tầng 10 $h_b = 120$ mm $L/35 \div L/30$ ($94 \div 110$ mm) Đạt yêu cầu cấu tạo
Khả năng chịu cắt dầm thang $Q_{\text{max}} \le 1,525$ kN Bê tông đủ khả năng chịu cắt Đạt (bố trí đai $\varnothing 6a150/a200$)
Sức chịu tải dự kiến cọc D1000 $P_{\text{tk}} = 550$ tấn Cắm vào lớp 8 sâu $\ge 3$ m Đảm bảo ổn định khối tháp
Chiều dày đài móng cọc nhồi $H_{\text{đài}} = 2,0$ m $H_{\text{đài}} \approx 2 D_{\text{cọc}}$ Đạt tiêu chuẩn cấu tạo và chống xuyên

Các giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do tác giả đề xuất:

  • Kiến nghị áp dụng giải pháp sàn phẳng không dầm dày 25 cm cho các tầng căn hộ điển hình nhằm giảm chiều cao tầng, tăng chiều cao thông thủy kiến trúc (đạt $\ge 2,6$ m) và giảm tải trọng bản thân truyền xuống cột vách.
  • Đề xuất giải pháp kết hợp móng bè dưới lõi thang máy và móng đài đơn dưới các cột liên kết thông qua hệ thống dầm giằng móng; giải pháp này xử lý hiệu quả tải trọng tập trung rất lớn từ hệ vách lõi mà vẫn tiết kiệm chi phí xây dựng so với phương án làm móng bè toàn diện tích.
  • Kiến nghị thực hiện nghiêm ngặt quy trình thí nghiệm nén tĩnh hiện trường đối với 02 cọc thí nghiệm (D800 và D600) với tải trọng thử $2,2 P_{\text{tk}}$ trước khi duyệt thi công đồng loạt cọc D1000.

Đóng góp của đồ án:

  • Thiết lập một chu trình tính toán - thiết kế kết cấu hoàn chỉnh cho công trình cao ốc cấp I tại khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu, cập nhật đầy đủ hệ số chu kỳ lặp gió 100 năm và các thông số kháng chấn theo TCVN 9386:2012.
  • Ứng dụng tích hợp phần mềm mô hình 3D (ETABS Version 17) và phần mềm chuyên dụng cho sàn phẳng (SAFE 12) thông qua kỹ thuật chia dải Strip, giúp quá trình xác định cốt thép sàn trực quan, chính xác hơn các phương pháp tính toán gần đúng truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Thuyết minh chưa bao quát các dạng tải trọng đặc biệt như tải trọng do cháy nổ, va chạm phương tiện giao thông trọng tải lớn hoặc sự cố va chạm máy bay.
  • Chưa cập nhật số liệu sức chịu tải thực tế từ kết quả nén tĩnh hiện trường của các cọc thử nghiệm (D800 và D600); các thông số chiều dài cọc (39,5 m) và sức chịu tải (550 tấn) trong thuyết minh mới dừng lại ở mức giá trị tính toán lý thuyết và khảo sát địa chất sơ bộ.
  • Phần tính toán chi tiết chỉ tập trung vào một số cấu kiện đại diện (cầu thang tầng 10, sàn tầng điển hình, cọc D1000), chưa thể hiện hết toàn bộ bảng tính của các cấu kiện cột, dầm chuyển và vách đơn phức tạp khác trong phần thân.

Hướng mở rộng và nghiên cứu tiếp:

  • Điều chỉnh chính xác chiều dài và số lượng cọc đại trà sau khi có biên bản kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc chính thức ngoài hiện trường.
  • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu công trình chịu động đất ở cấp độ dẻo cao hơn nhằm tối ưu hóa cốt thép vách và dầm liên kết.
  • Nghiên cứu chi tiết biện pháp thi công tầng hầm trong điều kiện mực nước ngầm và địa chất cát ven biển tại Long Điền, Bà Rịa – Vũng Tàu.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc đồ án môn học kết cấu nhà nhiều tầng, kết cấu bê tông cốt thép, nền móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần mẫu thuyết minh chuẩn tắc về quy trình phối hợp phần mềm tính toán (ETABS - SAFE - Excel).

Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:

  • Phương pháp bóc tách tĩnh tải hoàn thiện chi tiết cho từng loại sàn chuyên biệt (sàn mái trồng cây, sàn tầng hầm, sàn vệ sinh có trần treo).
  • Quy trình tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXDVN 229:1999 và tổ hợp nội lực không gian có xét đến tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012.
  • Quy trình mô hình hóa, gán tải trọng và kỹ thuật chia dải Strip để kiểm tra võng, kiểm tra nứt và tính thép sàn phẳng trên phần mềm SAFE.
  • Bảng tính kiểm tra điều kiện chọc thủng sàn tại chân cột theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công trình OCEAN VIEW MANOR áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế đặc biệt nào đối với tải trọng gió và động đất? Công trình áp dụng tải trọng gió với tần suất chu kỳ lặp là 100 năm (thay vì 50 năm như công trình thông thường) theo vùng gió II.A có $W_0 = 83$ daN/m², địa hình dạng C, tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động theo TCXDVN 229:1999 do chiều cao công trình đạt 68 m ($> 40$ m). Về động đất, công trình được tính toán theo TCVN 9386:2012 với hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$, cấp dẻo trung bình (DCM), trên nền đất loại C.

  2. Cấu tạo và kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của sàn tầng điển hình được thể hiện ra sao? Sàn tầng điển hình được thiết kế là sàn phẳng bê tông cốt thép dày 25 cm, sử dụng bê tông cấp bền B30. Kết quả phân tích trên phần mềm SAFE 12 cho thấy độ võng tức thời lớn nhất của sàn là $6,200$ mm, nhỏ hơn nhiều so với giới hạn cho phép $[f] = 25$ mm. Về kiểm tra xuyên thủng, tại cột có phản lực nguy hiểm nhất với lực gây xuyên $Q_{\text{xtMax}} = 725,283$ kN, diện tích tháp chống xuyên $F_{\text{cxt}} = 922.500$ mm², khả năng chống chọc thủng của bê tông $P_{\text{cx}}$ đảm bảo lớn hơn tải trọng tác dụng mà không cần làm mũ cột.

  3. Phương án móng của công trình được lựa chọn như thế nào và có các thông số kỹ thuật gì? Phương án móng sử dụng hệ đài cọc đơn và đài bè trên nền cọc khoan nhồi. Khối tháp 22 tầng sử dụng cọc nhồi đường kính lớn D1000 mm, chiều dài cọc tính từ đáy đài là 39,5 m (khoảng $35 \div 45$ m), cắm vào lớp đất số 8 tối thiểu 3,0 m, sức chịu tải thiết kế dự kiến là 550 tấn. Chiều dày đài móng được chọn là $H_{\text{đài}} = 2,0$ m (tương đương $2 D_{\text{cọc}}$). Trước khi thi công đại trà, tiến hành nén tĩnh 02 cọc thí nghiệm gồm 01 cọc D800 và 01 cọc D600 với tải trọng ép tối đa đạt $2,2 P_{\text{tk}}$.

  4. Quy cách vật liệu bê tông và cốt thép chịu lực chính của công trình được quy định cụ thể ra sao? Bê tông cọc khoan nhồi, đài móng, dầm móng, cột và vách lõi thang sử dụng cấp bền B30 (mác M400, $R_b = 17$ MPa); bê tông cầu thang, lanh tô, giằng tường sử dụng cấp bền B25 (mác M350, $R_b = 14,05$ MPa). Cốt thép dọc chịu lực dùng loại có gờ mác CB400-V ($R_s = 365$ MPa); cốt thép đai dùng mác CB300-V ($R_s = 280$ MPa); cốt thép có đường kính nhỏ hơn 10 mm dùng mác CB240-T ($R_s = 225$ MPa).

  5. Giải pháp kết cấu phần thân nào được tác giả lựa chọn để tiếp nhận tải trọng ngang và tải trọng đứng? Tác giả lựa chọn hệ hỗn hợp khung cột - vách lõi kết hợp sàn dầm bê tông cốt thép đổ toàn khối. Lõi vách bê tông cốt thép dày 0,20 m ở trung tâm khối tháp tiếp nhận 60% đến 70% tổng tải trọng ngang (gió và động đất) cùng một phần tải trọng đứng; các cột kích thước $80 \times 80$ cm và D60 cm cùng vách biên chịu phần tải trọng đứng còn lại; hệ sàn phẳng dầm - bản liên kết phân phối tải trọng ngang giữa các cấu kiện đứng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Văn Nhân đã hoàn thành việc thiết kế kỹ thuật kết cấu cho công trình cao ốc OCEAN VIEW MANOR cao 22 tầng tại Bà Rịa – Vũng Tàu theo đúng các quy chuẩn và tiêu chuẩn xây dựng hiện hành. Giải pháp hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách lõi bê tông cốt thép kết hợp sàn phẳng dày 25 cm và móng cọc khoan nhồi D1000 cắm vào tầng địa chất tốt được chứng minh là đảm bảo đầy đủ các yêu cầu an toàn chịu lực, chống xuyên thủng và khống chế độ võng. Công trình đồ án thể hiện tính đồng bộ trong phương pháp mô hình hóa từ tổng thể khung 3D đến chi tiết cấu kiện, mang lại giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư thiết kế kết cấu công trình cao tầng.