Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình đô thị hóa và gia tăng dân số cơ học tại Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu về nhà ở và đất xây dựng ngày một tăng cao, tạo sức ép lớn lên quỹ đất khu vực nội thành. Để đáp ứng nhu cầu an cư, giải pháp phát triển các công trình nhà ở cao tầng tại những trục giao thông kết nối và các khu vực đô thị mở rộng được ưu tiên triển khai. Đồ án tốt nghiệp thực hiện thiết kế công trình Chung cư 171A Hoàng Hoa Thám (mã ký hiệu đồ án: D126; mã lưu trữ: SKL012993) do sinh viên Nguyễn Duy Quang thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Minh Đức tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khóa 2019, bảo vệ tháng 06/2024).
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - thiết kế của đồ án được xác định theo các nội dung kỹ thuật chuyên ngành công trình xây dựng:
- Tổng quan phương án kiến trúc, công năng mặt bằng và hệ thống kỹ thuật công trình.
- Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực, xác định các loại tải trọng và tác động tác dụng lên công trình theo hệ thống tiêu chuẩn hiện hành.
- Tính toán và thiết kế chi tiết kết cấu phần thân: sàn tầng điển hình (tầng 2), cầu thang bộ, bể nước ngầm, khung phẳng trục 2 và vách lõi cứng.
- Kiểm tra ổn định tổng thể của tòa nhà (chuyển vị ngang, dao động, chống lật).
- Xử lý số liệu địa chất, tính toán và thiết kế nền móng cọc khoan nhồi cho hệ khung và lõi thang máy.
- Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công các phân đợt phần ngầm (thi công hố đào, đài móng, sàn tầng hầm) và an toàn lao động.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Toàn bộ giải pháp thiết kế kiến trúc, kết cấu bê tông cốt thép, nền móng và biện pháp thi công phần ngầm của tòa nhà Chung cư 171A Hoàng Hoa Thám.
- Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng có diện tích $2204\text{ m}^2$ tại số 171A Hoàng Hoa Thám, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Quy mô công trình: Công trình dân dụng cấp 2, tổng cộng 19 tầng (gồm 01 tầng hầm và 18 tầng nổi), chiều cao công trình tính từ cốt $\pm0.000$ là $64.8\text{ m}$ (tổng chiều cao tính từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh là $67.8\text{ m}$).
- Thời gian nghiên cứu: Khóa học 2019 - 2024, nghiệm thu hoàn thành tháng 06/2024.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế kết cấu
Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam và các phương pháp giải tích phần tử hữu hạn để phân tích, tính toán kết cấu:
Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế:
- TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
- TCVN 2737:2023: Tải trọng và tác động (áp dụng tính toán tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió động cho công trình có chiều cao trên $40\text{ m}$).
- TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối (xác định yêu cầu bố trí vách, độ mảnh cột, tỉ số thông thủy).
- TCXDVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất (cấu tạo vách và khung chịu lực).
- TCVN 10304:2014 (TCXD 10304:2014): Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế (tính toán sức chịu tải cọc theo đất nền và vật liệu).
- TCVN 4447:2012: Công tác đất – Quy phạm thi công và nghiệm thu.
- TCVN 2622:1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế.
- TCVN 46-84: Chống sét cho các công trình xây dựng.
Vật liệu sử dụng:
- Bê tông: Cấp độ bền B30 có khối lượng riêng $\gamma = 2.5\text{ T/m}^3$, cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1.15\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_b = 32.5 \times 10^3\text{ MPa}$.
- Cốt thép dọc: Thép thanh vằn đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$) và CB500-V ($R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$, $R_{sw} = 300\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$).
- Cốt thép đai, thép bản sàn, cầu thang: Thép trơn đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm CB240-T ($R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$, $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$).
Phương pháp và phần mềm phân tích:
- Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM).
- Phần mềm ETABS: Mô hình hóa không gian 3D kết cấu toàn công trình, phân tích dao động riêng ($T_{1X} = 2.438\text{ s}$, $T_{1Y} = 2.371\text{ s}$), tính toán tải trọng gió động, trích xuất nội lực khung không gian, kiểm tra chuyển vị đỉnh và ổn định chống lật.
- Phần mềm SAFE: Mô hình hóa sàn bê tông cốt thép tầng 2, vẽ dải strip, xác định nội lực uốn, kiểm tra điều kiện chọc thủng, khả năng chịu cắt, tính toán vết nứt và độ võng dài hạn của bản sàn.
- Phần mềm SAP2000: Mô hình hóa 3D bể nước ngầm dưới tầng hầm, gán hệ số nền đàn hồi $k_s$ mô phỏng tương tác đất - kết cấu đáy bể.
Nguồn dữ liệu đầu vào:
- Hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình Chung cư 171A Hoàng Hoa Thám.
- Số liệu khảo sát địa chất công trình từ các hố khoan khảo sát tại thực địa vị trí xây dựng.
- Số liệu khí tượng thủy văn khu vực Thành phố Hồ Chí Minh: Áp lực gió cơ sở Vùng II, dạng địa hình C theo TCVN 2737:2023.
Thiết kế và triển khai kỹ thuật
Giải pháp kiến trúc và công năng
Mặt bằng công trình có dạng hình chữ nhật xây dựng trên khu đất $2204\text{ m}^2$:
- Tầng hầm: Cốt sàn $-2.300\text{ m}$ (hoặc $-2.600\text{ m}$ tại một số khu vực kỹ thuật), bố trí 02 ram dốc xuống hầm với độ dốc $i = 20%$. Không gian hầm dành cho bãi đỗ xe ô tô, xe máy, trạm biến áp, máy phát điện và bể nước ngầm.
- Tầng trệt: Bố trí không gian sinh hoạt chung, sảnh đón tiếp, siêu thị mini, cửa hàng tiện ích, phòng làm việc của ban quản trị tòa nhà và khu vệ sinh công cộng.
- Tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 18): Bố trí các căn hộ chung cư bao quanh hành lang giữa, tối ưu hóa chiếu sáng và thông gió tự nhiên qua các logia và cửa sổ.
- Tầng mái và tầng thượng: Cao độ $+64.800\text{ m}$, bố trí phòng kỹ thuật thang máy, bồn nước mái bằng inox và hệ thống kim thu sét Stormaster ESE.
- Giao thông: Hệ thống giao thông đứng gồm 04 buồng thang máy Thiên Nam (loại P20-CO60, tốc độ $60\text{ m/phút}$) và 02 buồng thang bộ thoát hiểm bằng bê tông cốt thép đặt trong lõi cứng.
| Cấu kiện / Hạng mục |
Kích thước và thông số thiết kế |
Tiêu chuẩn / Căn cứ |
| Sàn tầng điển hình |
Dày $h_s = 150\text{ mm}$, ô lưới $5000 \times 5000\text{ mm}$ |
TCVN 5574:2018 |
| Sàn tầng hầm |
Dày $h_s = 300\text{ mm}$ |
TCVN 5574:2018 |
| Dầm chính |
Tiết diện $300 \times 700\text{ mm}$, nhịp $L = 10\text{ m}$ |
Sơ bộ $h = (1/12 \div 1/14)L$ |
| Dầm phụ |
Tiết diện $200 \times 500\text{ mm}$, nhịp $L = 10\text{ m}$ |
Sơ bộ $h = (1/14 \div 1/16)L$ |
| Cột biên |
Tiết diện $1000 \times 1000\text{ mm}$ (từ tầng hầm đến tầng thượng) |
Sơ bộ theo tải đúng tâm và uốn |
| Cột giữa |
$1200 \times 1400\text{ mm}$ (Hầm - T4), $1000 \times 1200\text{ mm}$ (T5 - T9), $800 \times 1000\text{ mm}$ (T10 - T13), $600 \times 800\text{ mm}$ (T14 - Thượng) |
Theo công thức $A_c = N / (k \cdot R_b)$ |
| Vách lõi thang |
Bề dày vách $t = 300\text{ mm}$ không đổi suốt chiều cao nhà |
TCXD 198:1997 |
| Móng cọc |
Móng cọc khoan nhồi, đài móng dày liên kết chân cột C13, C4 và vách |
TCVN 10304:2014 |
Thiết bị và biện pháp thi công phần ngầm
Quy trình tổ chức thi công phần ngầm được chia thành các phân đợt công tác kỹ thuật:
- Đào đất hố móng: Thiết kế độ dốc ta-luy theo Bảng 11 TCVN 4447:2012, sử dụng máy đào gầu nghịch phối hợp ram dốc tạm cho xe ben Hyundai HD270 vận chuyển đất ra khỏi công trường; bố trí cẩu bánh xích Hitachi KH300-3 phục vụ cẩu lắp thiết bị.
- Ván khuôn đài và giằng móng: Sử dụng ván ép phủ phim, hệ sườn đứng bằng thép hộp, sườn ngang đôi và ty xuyên kết hợp tán chuông D12. Đồ án thực hiện tính toán kiểm tra cường độ và độ võng của ván ép, sườn đứng và sườn ngang dưới áp lực vữa bê tông tươi.
- Bê tông móng và sàn hầm: Bê tông thương phẩm trạm trộn ngoài công trường, vận chuyển bằng xe bồn Hyundai HD270, bơm trực tiếp vào vị trí đổ bằng xe bơm cần Putzmeister 3038.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KIẾN TRÚC
Trình bày bối cảnh kinh tế - xã hội, nhu cầu nhà ở đô thị và địa điểm xây dựng tại 171A Hoàng Hoa Thám, Quận Tân Bình. Phân tích các yếu tố khí hậu tự nhiên (nhiệt độ trung bình $27^\circ\text{C}$, lượng mưa $1949\text{ mm/năm}$, chế độ gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Đông Bắc). Mô tả chi tiết phân khu chức năng từ tầng hầm, tầng trệt đến tầng mái với chiều cao tầng, giải pháp mặt đứng, hình khối hộp chữ nhật và giao thông đứng/ngang. Trình bày tổng thể các hệ thống hạ tầng kỹ thuật: cấp điện từ 02 nguồn (lưới điện và máy phát ngầm), cấp nước qua trạm bơm tự động từ bể ngầm lên bể mái, thoát nước mưa - nước thải tách riêng, thông gió cục bộ kết hợp máy lạnh, hệ thống PCCC theo TCVN 2622:1995 và chống sét phóng điện sớm Stormaster ESE.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
Phân tích so sánh các hệ kết cấu nhà cao tầng (khung, khung - vách, khung - lõi, ống). Lựa chọn hệ khung vách lõi bê tông cốt thép toàn khối chịu lực chính cho tòa nhà cao 19 tầng. Chọn hệ sàn sườn dầm bản bê tông cốt thép đổ toàn khối. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông B30, cốt thép CB400-V, CB500-V, CB240-T theo TCVN 5574:2018. Thiết lập công thức và lập bảng tính sơ bộ kích thước tiết diện kết cấu: sàn điển hình dày $150\text{ mm}$, sàn hầm dày $300\text{ mm}$, dầm chính $300 \times 700\text{ mm}$, dầm phụ $200 \times 500\text{ mm}$, vách lõi dày $300\text{ mm}$, cùng quy cách giảm tiết diện cột biên và cột giữa qua các cao trình tầng.
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Phân loại tải trọng thường xuyên và tạm thời theo TCVN 2737:2023. Tính toán chi tiết tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn tầng hầm ($g_{tc} = 1.39\text{ kN/m}^2$) và sàn điển hình ($g_{tc} = 1.05\text{ kN/m}^2$). Quy đổi tải trọng tường xây $200\text{ mm}$ ($3.08\text{ kN/m}$) và tường $100\text{ mm}$ ($1.4\text{ kN/m}$) lên dầm và sàn. Tra cứu hoạt tải sử dụng theo phòng chức năng (phòng ngủ $1.5\text{ kN/m}^2$, sảnh $3.0\text{ kN/m}^2$, hầm xe $5.0\text{ kN/m}^2$, ban công $2.0\text{ kN/m}^2$). Xác định tải trọng cụm thang máy Thiên Nam P20-CO60 truyền vào 4 góc giếng thang tại tầng mái ($R_m = 37.25\text{ kN}$) và đáy hố pít hầm ($R_h = 49\text{ kN}$). Tải bồn nước inox mái $1200\text{ kN}$ chia đều lên 4 đỉnh cột ($300\text{ kN}$/nút). Tải cầu thang bộ truyền vào vách lõi ($P_1 = 32.94\text{ kN}$, $P_2 = 26.54\text{ kN}$). Tính toán tải trọng gió động cho công trình có chiều cao đón gió $67.8\text{ m}$ thuộc Địa hình C, Vùng II: áp dụng hệ số chuyển đổi lặp $\gamma_T = 0.852$, chu kỳ riêng $T_{1X} = 2.438\text{ s}$ và $T_{1Y} = 2.371\text{ s}$, xác định hệ số giật $G_f$, hệ số khí động $c_e$ theo Phụ lục F và thiết lập các tổ hợp tải trọng cơ bản, đặc biệt.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SÀN TẦNG 2
Lập phương án bố trí hệ dầm sàn tầng 2. Ứng dụng phần mềm SAFE theo phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp vẽ dải strip (Column Strip CSB và Middle Strip) để xuất mômen uốn. Tính toán diện tích cốt thép dọc theo TCVN 5574:2018. Kiểm tra khả năng chịu ứng suất cắt của bê tông và kiểm tra điều kiện chọc thủng bản sàn tại vị trí cột và chân vách. Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai: tính toán điều kiện hình thành khe nứt, tính toán bề rộng khe nứt qua nội lực dải Strip CSB 10,10', và xuất biểu đồ kiểm tra độ võng dài hạn của bản sàn đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ
Xác định cấu tạo hình học bản thang 2 vế dạng bản dầm. Tính toán tĩnh tải bậc thang, bản xiên và chiếu nghỉ; chất hoạt tải đầy theo quy chuẩn. Lập sơ đồ tính dầm đơn giản cho vế thang, xác định biểu đồ mômen và lực cắt cho từng vế. Tính toán bố trí cốt thép dọc chịu mômen uốn, cốt thép phân bố và kiểm tra điều kiện chịu cắt của bản thang bê tông cốt thép. Thiết kế chi tiết dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới: sơ bộ kích thước tiết diện dầm, tính toán nội lực và bố trí cốt thép dọc, cốt đai chịu cắt.
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM
Xử lý điều kiện địa chất và mực nước ngầm tại vị trí đáy hầm. Thiết lập kích thước hình học bể nước sinh hoạt và cứu hỏa kết hợp. Kiểm tra ổn định chống đẩy nổi của bể khi rỗng nước và mực nước ngầm dâng cao. Xây dựng mô hình không gian 3D bể trong phần mềm SAP2000, gán các phần tử lò xo mô phỏng hệ số nền đất $k_s$. Khai báo các trường hợp tải trọng: áp lực đất tĩnh (DAT1, DAT2), áp lực nước ngầm ngoài thành bể, áp lực nước chứa đầy trong bể (NUOC CHUA), trọng lượng bản thân và hoạt tải nắp bể. Thiết lập các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất. Tính toán cốt thép nắp bể, gia cường lỗ mở kỹ thuật; tính thép bản thành chịu uốn nén theo hai phương; tính thép bản đáy bể; kiểm tra bề rộng vết nứt chống thấm và tính lún cho công trình bể.
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG
Thiết kế khung phẳng trục 2 chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Trích xuất biểu đồ bao mômen uốn $M$, lực cắt $Q$ và lực dọc $N$ từ phần mềm ETABS. Thực hiện thiết kế dầm khung trục 2: tính chọn cốt thép dọc chịu uốn tại gối và nhịp, tính toán cốt đai chịu lực cắt theo dải gối $L/4$ và dải giữa nhịp. Thiết kế cột khung chịu nén uốn lệch tâm xiên theo hai phương: chọn các cặp nội lực tổ hợp nguy hiểm nhất ($N_{\text{max}} - M_{\text{tư}}$, $M_{\text{max}} - N_{\text{tư}}$), tính toán diện tích cốt thép dọc, cốt đai chống nở ngang và kiểm tra các yêu cầu cấu tạo nút khung bê tông cốt thép.
CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ VÁCH LÕI
Mô hình hóa vách thang máy và vách thang bộ dạng phần tử Pier trong ETABS. Trích xuất lực dọc, lực cắt và mômen tại chân vách. Ứng dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi trên tiết diện để tính toán lượng cốt thép dọc tập trung tại hai đầu biên vách và cốt thép phân bố thân vách. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông vách và thiết kế cốt thép ngang phân bố theo yêu cầu kháng chấn TCXDVN 9386:2012.
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH
Kiểm tra các chỉ tiêu động lực học và biến dạng không gian của tòa nhà 19 tầng theo quy định cho nhà cao tầng:
- Kiểm tra hệ số an toàn chống lật của toàn khối công trình dưới tác động của mômen lật do tải trọng gió.
- Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình $f$ so với chiều cao cho phép ($f \le H/500$).
- Kiểm tra chu kỳ dao động riêng và tần số dao động để đảm bảo điều kiện êm thuận, an toàn chịu lực.
- Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng kế cận ($\Delta f / h_{\text{tầng}}$) nhằm đảm bảo an toàn cho hệ bao che và kết cấu phi chịu lực.
CHƯƠNG 10: THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 2
Thống kê chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền từ hố khoan địa chất công trình. Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng đất chịu lực tốt. Tính toán sức chịu tải đơn cọc $R_c$ theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép TCVN 10304:2014. Thiết kế móng cọc M1 tại chân cột giữa C13 và móng cọc M2 tại chân cột biên C4; thiết kế móng cụm cọc cho vách lõi thang. Kiểm tra phản lực đầu cọc lớn nhất ($P_{\text{max}} \le 1.2 R_c$) và không xuất hiện lực nhổ ($P_{\text{min}} > 0$). Kiểm tra ứng suất nén đáy khối móng quy ước, tính độ lún cuối cùng của khối móng cọc, kiểm tra điều kiện chọc thủng đài móng và tính toán bố trí cốt thép đài cọc.
CHƯƠNG 11: CHUẨN BỊ THI CÔNG
Lập kế hoạch chuẩn bị mặt bằng công trường: định vị tim mốc công trình, thiết kế mạng lưới cấp điện - cấp nước thi công, phương án hạ mực nước ngầm cục bộ. Phân chia mặt bằng tổng thể thành các phân đoạn thi công. Lập tiến độ cung ứng nhân lực, thiết bị máy móc cơ giới và danh mục vật tư cho toàn bộ các gói thầu thi công giai đoạn ngầm.
CHƯƠNG 12: BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐÀI MÓNG (PHÂN ĐỢT 2)
Thiết kế biện pháp đào đất mở hố móng giật cấp theo độ dốc an toàn TCVN 4447:2012. Lựa chọn máy đào gầu nghịch, xe tải ben Hyundai HD270, xe cẩu bánh xích Hitachi KH300-3 và thiết kế đường dốc ram cho phương tiện cơ giới tiếp cận đáy hố móng. Quy trình đập đầu cọc khoan nhồi để lộ cốt thép neo. Đổ bê tông lót móng dày $100\text{ mm}$. Thiết kế và kiểm tra khả năng chịu lực của ván khuôn đài móng: tính toán ứng suất và độ võng cho bản mặt ván ép, sườn đứng thép hộp, sườn ngang và thanh ty ren D12. Lập biện pháp đổ bê tông đài móng, dầm móng bằng xe bơm Putzmeister 3038, công tác đầm dùi, bảo dưỡng bê tông và tháo dỡ cốp pha.
CHƯƠNG 13: THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG SÀN TẦNG HẦM, CHÂN CỘT, CHÂN VÁCH (PHÂN ĐỢT 3)
Bóc tách bảng khối lượng công tác ván khuôn, cốt thép và bê tông sàn hầm, chân vách và chân cột. Thiết kế hệ giáo chống coppha sàn hầm chịu tải trọng vữa tươi và người thao tác. Lập quy trình lắp dựng cốt thép sàn hầm cốt $-2.300\text{ m}$. Tính toán diện tích dãy đổ và tốc độ cung ứng bê tông thương phẩm từ xe bồn Hyundai HD270 đến xe bơm Putzmeister 3038 nhằm đảm bảo tính liên tục của mạch ngừng thi công bê tông khối lớn sàn hầm.
CHƯƠNG 14: AN TOÀN LAO ĐỘNG
Quy định các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn lao động trong thi công xây dựng: an toàn vận hành máy móc thi công cơ giới (máy đào, cần cẩu, xe bơm); an toàn vách đất hố đào chống sạt lở và ngập nước; an toàn khi lắp dựng - tháo dỡ ván khuôn đà giáo; quy tắc an toàn trong công tác gia công cốt thép, đổ bê tông tầng hầm và phòng chống cháy nổ trên công trường.
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Kết quả tính toán kết cấu và tải trọng
Đồ án đã xác lập đầy đủ hệ thống thông số kỹ thuật, nội lực và tiết diện cho toàn bộ các hạng mục công trình:
- Vật liệu chịu lực: Bê tông toàn khối B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$), cốt thép chủ CB400-V và CB500-V ($R_s = 350 - 435\text{ MPa}$), cốt đai CB240-T ($R_s = 210\text{ MPa}$).
- Tải trọng gió động: Tính toán đầy đủ hệ số giật $G_f$ và hệ số áp lực gió theo TCVN 2737:2023 với chu kỳ dao động tự nhiên theo phương X là $T_{1X} = 2.438\text{ s}$ và phương Y là $T_{1Y} = 2.371\text{ s}$.
| Hạng mục cấu kiện |
Tiết diện / Quy cách kỹ thuật |
Nội lực tính toán tiêu biểu |
Cốt thép bố trí / Kết quả kiểm tra |
| Sàn tầng 2 |
Bản dày $150\text{ mm}$ |
Mômen strip CSB 10,10' |
Bố trí thép chịu uốn hai phương; đạt điều kiện võng và vết nứt |
| Cầu thang bộ |
Bản thang dày bản dầm |
Mômen uốn và lực cắt vế 1, vế 2 |
Thép bản dọc $\Phi \ge 10$, dầm chiếu tới, phản lực truyền vách $P_1 = 32.94\text{ kN}, P_2 = 26.54\text{ kN}$ |
| Bể nước ngầm |
Thành và đáy dày $300 - 400\text{ mm}$ |
Tổ hợp BAO-Max, BAO-Min |
Thép thành chịu uốn nén 2 phương, đạt an toàn chống nứt và đẩy nổi |
| Dầm khung trục 2 |
$300 \times 700\text{ mm}$ |
Mômen bao gối và nhịp |
Bố trí cốt dọc CB400-V; cốt đai CB240-T dày ở đoạn $L/4$ gần gối |
| Cột khung trục 2 |
Biến thiên từ $1200 \times 1400$ đến $600 \times 800\text{ mm}$ |
Lực nén $N_{\text{max}}$, mômen $M_{\text{tư}}$ |
Cốt dọc phân bố chu vi; cốt đai gia cường chống phình theo TCXD 198 |
| Vách lõi cứng |
Dày $300\text{ mm}$ |
Lực dọc, lực cắt chân vách |
Thép tập trung hai đầu vách theo phương pháp ứng suất đàn hồi |
| Móng cọc M1 (C13), M2 (C4) |
Cọc khoan nhồi |
$N_{\text{max}}, M_{x\text{tư}}, M_{y\text{tư}}$ |
$P_{\text{cọc}} \le R_c$, ứng suất đáy móng quy ước và độ lún đạt yêu cầu |
Biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công
- Đã hoàn thành bảng tính toán cường độ, độ ổn định và độ võng của cốp pha đài móng (ván ép phủ phim, sườn đứng, sườn ngang, ty ren tán chuông D12) chịu được áp lực thủy tĩnh của vữa bê tông tươi.
- Lựa chọn giải pháp cơ giới hóa đồng bộ công tác ngầm: sử dụng máy cẩu bánh xích Hitachi KH300-3, máy đào đất, xe vận chuyển đất Hyundai HD270 và hệ thống xe bơm Putzmeister 3038 phối hợp xe trộn bê tông thương phẩm nhằm đảm bảo tiến độ phân đợt 2 và 3.
Đóng góp so với nghiên cứu trước
Đồ án đã cập nhật và áp dụng quy trình tính toán tải trọng gió động theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023, phân tích chi tiết ảnh hưởng của hệ số giật $G_f$ và chu kỳ dao động riêng công trình dạng "mềm" ($T_1 > 1\text{ s}$), giúp phản ánh sát thực tế tương tác khí động học của công trình cao 19 tầng so với phương pháp gió tĩnh trong các tiêu chuẩn cũ. Bên cạnh đó, đồ án kết hợp phương pháp phần tử dải Strip trong phần mềm SAFE để kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (nứt, võng) và mô hình hóa tương tác nền móng bằng lò xo đàn hồi trong SAP2000 đối với kết cấu ngầm.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Phạm vi thiết kế kết cấu chỉ tập trung chuyên sâu vào một số cấu kiện điển hình đại diện: khung phẳng trục 2, sàn tầng 2, móng cọc trục 2 và một bể nước ngầm, chưa xuất bản vẽ chi tiết cho toàn bộ các trục khung và các sàn tầng còn lại.
- Thiết kế biện pháp thi công mới dừng lại ở phân đợt 2 (thi công đài móng) và phân đợt 3 (thi công sàn hầm, chân cột, chân vách); chưa tính toán thiết kế chi tiết biện pháp thi công phần thân (cốp pha trượt hoặc cốp pha leo cho vách lõi, cốp pha nhôm/ván khuôn sàn tầng cao).
Hướng phát triển tiếp theo:
- Mở rộng mô hình hóa toàn diện tương tác động đất ba chiều theo tiêu chuẩn TCXDVN 9386:2012 với phổ phản ứng thực tế tại địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
- Lập biện pháp kỹ thuật và thiết kế cốp pha cho phần thân công trình (từ tầng 1 đến tầng 18 và mái), kết hợp ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) để quản lý xung đột không gian và tối ưu hóa tiến độ thi công.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng đang thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc đồ án môn học Kết cấu bê tông cốt thép, Nền móng và Thi công công trình.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình dân dụng cao tầng khi tìm kiếm ví dụ mẫu về việc áp dụng tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 (đặc biệt là phương pháp tính toán thành phần động của gió và hệ số giật $G_f$ cho công trình $H > 40\text{ m}$).
- Kỹ sư công trường và cán bộ kỹ thuật thi công tham khảo bảng tính toán kiểm tra cốp pha đài móng (ván ép, sườn thép, ty chuông D12) và quy trình chọn máy bơm, xe vận chuyển bê tông cho khối ngầm.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Công trình Chung cư 171A Hoàng Hoa Thám thuộc cấp công trình nào và có quy mô chiều cao ra sao?
Trả lời: Công trình là nhà dân dụng cấp 2 ($5000\text{ m}^2 \le S_{\text{sàn}} \le 10000\text{ m}^2$ hoặc $9 \le \text{số tầng} \le 19$). Công trình gồm 19 tầng (01 tầng hầm và 18 tầng nổi), có chiều cao $64.8\text{ m}$ tính từ cốt $\pm0.000$ (tổng chiều cao tính từ mặt đất tự nhiên lên đến đỉnh mái là $67.8\text{ m}$).
Câu hỏi 2: Tại sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và áp dụng theo tiêu chuẩn nào?
Trả lời: Theo Mục 10 của tiêu chuẩn TCVN 2737:2023, các công trình nhiều tầng có chiều cao trên $40\text{ m}$ bắt buộc phải xét đến thành phần động của tải trọng gió. Với chiều cao $67.8\text{ m}$ so với mặt đất, công trình nằm ở Vùng gió II, Địa hình C, có chu kỳ dao động riêng $T_{1X} = 2.438\text{ s} > 1\text{ s}$ và $T_{1Y} = 2.371\text{ s} > 1\text{ s}$ (thuộc kết cấu công trình "mềm"), nên phải xác định hệ số phản ứng giật $G_f$ và hệ số chuyển đổi chu kỳ lặp $\gamma_T = 0.852$.
Câu hỏi 3: Hệ kết cấu chịu lực chính của tòa nhà được lựa chọn là gì và vật liệu sử dụng gồm những loại nào?
Trả lời: Công trình sử dụng hệ khung vách lõi bê tông cốt thép toàn khối kết hợp sàn sườn dầm bản đổ tại chỗ. Vật liệu bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$); cốt thép dọc $\Phi \ge 10\text{ mm}$ dùng CB400-V và CB500-V ($R_s = 350 - 435\text{ MPa}$); cốt đai và cốt thép bản sàn $\Phi < 10\text{ mm}$ dùng CB240-T ($R_s = 210\text{ MPa}$) theo TCVN 5574:2018.
Câu hỏi 4: Giải pháp móng cho khung trục 2 của công trình được thiết kế như thế nào?
Trả lời: Móng khung trục 2 sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng đất chịu lực tốt theo TCVN 10304:2014. Thiết kế bao gồm đài cọc M1 chịu tải cột giữa C13, đài cọc M2 chịu tải cột biên C4 và móng cụm cọc cho vách lõi thang máy; tất cả đều được kiểm tra phản lực đầu cọc ($P_{\text{max}}$, $P_{\text{min}}$), ứng suất đáy móng quy ước, độ lún khối móng quy ước và khả năng chống chọc thủng đài.
Câu hỏi 5: Các thiết bị cơ giới chính nào được lựa chọn để thi công phần ngầm của công trình?
Trả lời: Biện pháp thi công phần ngầm phân đợt 2 và 3 sử dụng máy đào hố móng gầu nghịch, xe tải ben Hyundai HD270 vận chuyển đất, xe cẩu bánh xích Hitachi KH300-3 phục vụ cẩu lắp, xe bồn vận chuyển bê tông thương phẩm Hyundai HD270 và xe bơm bê tông cần Putzmeister 3038.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Chung Cư 171A Hoàng Hoa Thám" của sinh viên Nguyễn Duy Quang là công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng hoàn chỉnh cho tòa nhà chung cư quy mô 19 tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh. Toàn bộ giải pháp kiến trúc, kết cấu bê tông cốt thép hệ khung vách lõi, nền móng cọc khoan nhồi và biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm đã được tính toán đồng bộ theo các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành như TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018 và TCVN 10304:2014. Thuyết minh thể hiện đầy đủ các bước tính toán giải tích kết hợp công cụ phần mềm kỹ thuật (ETABS, SAFE, SAP2000), cung cấp dữ liệu số liệu cụ thể và phương án triển khai thi công có tính khả thi kỹ thuật cao.
