Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật công trình xây dựng Chung cư Asteri Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Đồ án tốt nghiệp thiết kế kết cấu công trình Chung cư Asteri tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, phân tích hệ dầm sàn, cột vách và móng cọc.

• Tác giả: Nguyễn Võ Tấn Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Sỹ Hùng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng
• Đề tài: Chung cư Asteri
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án thiết kế kết cấu công trình Chung cư Asteri

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 1 năm 2025. Tác giả Nguyễn Võ Tấn Lộc thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Sỹ Hùng. Dự án Chung cư Asteri đặt ra yêu cầu xây dựng một tòa nhà cao tầng hiện đại. Công trình kết hợp hài hòa giữa không gian sinh hoạt tiện nghi và độ an toàn chịu lực vượt trội. Kết cấu công trình sử dụng giải pháp bê tông cốt thép toàn khối. Sơ đồ kết cấu bao gồm hệ thống dầm, sàn, cột và lõi vách cứng thang máy. Mô hình kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính. Tải trọng ngang được phân bố đều qua hệ sàn cứng về các vách và cột. Móng công trình đặt trên nền cọc khoan nhồi sâu vững chắc. Dự án áp dụng triệt để tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam TCVN 5574:2018. Toàn bộ tính toán hướng tới mục tiêu tối ưu vật liệu và tiết kiệm chi phí xây dựng. Đề tài thể hiện năng lực xử lý số liệu kỹ thuật thực tế của sinh viên kỹ thuật. Hồ sơ thiết kế cung cấp bản vẽ chi tiết và thuyết minh tính toán hoàn chỉnh.

1.1. Thông tin chung về đề tài Chung cư Asteri

Đồ án tốt nghiệp Chung cư Asteri do sinh viên Nguyễn Võ Tấn Lộc thực hiện vào tháng 1 năm 2025. Người hướng dẫn khoa học trực tiếp là Tiến sĩ Nguyễn Sỹ Hùng. Đề tài thuộc Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu đề tài là hoàn thiện đồ án tốt nghiệp chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình. Đồ án xây dựng một quy trình tính toán khép kín từ kiến trúc đến kết cấu. Sinh viên áp dụng kiến thức chuyên ngành suốt bốn năm học tập để giải quyết bài toán kỹ thuật phức tạp. Kết quả nghiên cứu đáp ứng đầy đủ yêu cầu khắt khe của hội đồng chấm khóa luận tốt nghiệp kỹ sư.

1.2. Quy chuẩn thiết kế và lựa chọn vật liệu

Đồ án tuân thủ nghiêm ngặt quy chuẩn xây dựng hiện hành TCVN 5574:2018. Vật liệu bê tông sử dụng cấp độ bền B30 với cường độ nén tính toán Rb bằng 17 MPa. Cường độ kéo tính toán Rbt của bê tông đạt mức 1.2 MPa. Cấp độ bền này áp dụng đồng bộ cho sàn, dầm, cột, vách thang máy và móng cọc khoan nhồi. Cốt thép chịu lực chính lựa chọn nhóm CB400-V có cường độ chịu kéo và nén tính toán Rs và Rsc đạt 350 MPa. Cốt thép đai sử dụng giá trị tính toán Rsw bằng 280 MPa. Lớp bê tông bảo vệ được bố trí nghiêm ngặt nhằm chống ăn mòn và bảo vệ cốt thép trước tác động môi trường.

II. Phân tích nội lực thiết kế kết cấu công trình Chung cư Asteri

Thiết kế nhà cao tầng đối mặt với nhiều thách thức về ổn định không gian và độ cứng tổng thể. Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm tĩnh tải bản thân, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió. Tải trọng ngang gây ra hiện tượng uốn và xoắn thân nhà rất lớn. Vách cứng thang máy đóng vai trò chịu lực ngang chủ đạo. Toàn bộ chân vách và chân cột được giả thiết ngàm chặt tại đài móng. Hệ sàn truyền tải trọng ngang tập trung về các vị trí kết cấu có độ cứng lớn. Bài toán phân tích nội lực đòi hỏi độ chính xác cao. Kỹ sư sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô hình hóa toàn bộ kết cấu. Mô hình phản ánh sự phân bố ứng suất và biến dạng đàn hồi của các cấu kiện. Nhịp sàn lớn lên tới 8.5m đặt ra thách thức về độ võng và nguy cơ nứt sàn. Quá trình kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn là yêu cầu bắt buộc. Trạng thái giới hạn thứ nhất bảo đảm khả năng chịu lực an toàn. Trạng thái giới hạn thứ hai kiểm soát độ võng và độ mở rộng vết nứt trong phạm vi cho phép.

2.1. Phân tích mô hình truyền tải trọng công trình

Sơ đồ làm việc không gian đóng vai trò quyết định trong việc truyền tải trọng. Tải trọng đứng gồm tĩnh tải sàn dầm và hoạt tải các phòng chức năng. Hệ dầm nhận tải trọng từ bản sàn rồi truyền tiếp vào các nút khung cột. Tải trọng ngang do gió tác dụng vào chu vi bề mặt tòa nhà. Sàn tầng được xem như tấm cứng vô hạn trong mặt phẳng ngang. Tấm sàn phân chia lực ngang về các vách thang máy và cột biên theo tỷ lệ độ cứng. Cột chịu đồng thời lực nén uốn kết hợp mô men hai phương. Vách thang máy đóng vai trò lõi cứng khử hiện tượng xoắn vặn. Hệ kết cấu bảo đảm sự cân bằng tĩnh học ổn định.

2.2. Vấn đề biến dạng và nứt tại sàn nhịp lớn

Sàn chung cư Asteri có nhịp tính toán lớn đạt chiều dài 8.5m. Sàn nhịp lớn dễ phát sinh biến dạng võng vượt mức cho phép. Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai đòi hỏi phân tích võng đàn hồi và phi tuyến. Độ võng toàn phần f tính bằng tổng độ võng ngắn hạn và độ võng dài hạn. Tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 giới hạn độ võng cho phép f_cp bằng L/207 tương đương 41.06 mm. Hiện tượng tập trung ứng suất kéo ở thớ dưới giữa nhịp và thớ trên vùng gối dầm cũng gây rủi ro nứt nẻ. Nếu bề rộng vết nứt vượt ngưỡng 0.3mm, cốt thép dễ bị ăn mòn rỉ sét. Việc tính toán kiểm soát biến dạng bảo vệ công năng và độ bền lâu dài của công trình.

III. Giải pháp thi công thiết kế kết cấu công trình Chung cư Asteri

Đồ án đưa ra quy trình tính toán cấu kiện sàn bê tông cốt thép toàn diện. Bản sàn chọn chiều dày thiết kế 150 mm và bề rộng dải tính toán 1000 mm. Chiều cao làm việc hiệu dụng h0 xác định ở mức 125 mm sau khi trừ lớp bảo vệ. Mô hình phân tích phần mềm xuất nội lực mô men uốn theo hai phương X và Y. Kỹ sư xác định hệ số alpha_m và hệ số xi để tính diện tích cốt thép As cần thiết. Hàm lượng cốt thép tối thiểu mu_min luôn duy trì trên 0.59% nhằm tránh hiện tượng phá hoại giòn. Diện tích cốt thép bố trí thực tế luôn lớn hơn diện tích tính toán lý thuyết. Cốt thép dọc chịu kéo phân bố đều ở đáy sàn vùng giữa nhịp và đỉnh sàn vùng gối dầm. Sau khi tính toán diện tích thép, bài toán kiểm tra độ võng toàn phần được tiến hành. Kết quả độ võng thực tế của ô bản nhịp 8.5m nhỏ hơn ngưỡng chuyển vị cho phép 41.06 mm. Giải pháp thiết kế này vừa tiết kiệm khối lượng thép vừa bảo đảm độ cứng an toàn cho công trình.

3.1. Phương pháp tính toán cốt thép cấu kiện sàn

Quy trình tính toán cốt thép sàn dựa trên tiết diện chữ nhật chịu uốn thuần túy. Dải bản có kích thước b bằng 1000 mm và chiều cao h bằng 150 mm. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ quy định 25 mm. Kỹ sư xác định hệ số alpha_m từ tỷ số mô men uốn ngoại lực chia cho tích số Rb, b và bình phương h0. Hệ số xi tính trực tiếp qua căn bậc hai của biểu thức một trừ hai lần alpha_m. Công thức As bằng tích số xi, Rb, b, h0 chia cho Rs cho ra diện tích cốt thép yêu cầu. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tính toán luôn thỏa mãn điều kiện lớn hơn hoặc bằng mu_min 0.59%. Đường kính và khoảng cách thanh thép chọn lựa theo đúng nguyên tắc cấu tạo bê tông cốt thép.

3.2. Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng võng nứt

Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai là bước mấu chốt để nghiệm thu thiết kế sàn. Công thức tính độ võng toàn phần f bằng hiệu số f1 trừ f2 cộng thêm đại lượng f3. Đại lượng f1 là độ võng ngắn hạn dưới tác dụng của toàn bộ tải trọng. Đại lượng f2 biểu thị độ võng ngắn hạn do tải trọng dài hạn sinh ra. Đại lượng f3 là độ võng dài hạn của tải trọng dài hạn có xét từ biến bê tông. Mô hình tính toán xuất ra kết quả chuyển vị thực tế đạt yêu cầu kỹ thuật. Trị số độ võng nhỏ hơn giá trị giới hạn 41.06 mm cho nhịp 8.5m. Bề rộng khe nứt cũng được kiểm soát chặt chẽ dưới 0.3 mm. Cấu kiện sàn hoàn toàn đáp ứng độ cứng sử dụng bình thường.

IV. Kết luận ứng dụng thiết kế kết cấu công trình Chung cư Asteri

Đồ án tốt nghiệp Chung cư Asteri hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đề ra vào đầu năm 2025. Giải pháp thiết kế kết cấu chứng minh tính khả thi cao về cả mặt kỹ thuật lẫn hiệu quả kinh tế. Hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối phát huy tối đa khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 khẳng định tính cập nhật của kiến thức đào tạo kỹ sư. Mô hình số hóa phản ánh sát thực tế ứng xử cơ học của toàn bộ tòa nhà cao tầng. Bản vẽ thiết kế và bảng tính thép sàn cung cấp nguồn tài liệu học thuật giá trị. Sinh viên kỹ thuật xây dựng có thể tham khảo quy trình tính toán để ứng dụng vào các đồ án tương tự. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn hỗ trợ các kỹ sư trẻ trong việc làm chủ phần mềm phần tử hữu hạn. Công trình Chung cư Asteri đại diện cho mô hình nhà ở cao tầng bền vững, tiện nghi và kinh tế tại các đô thị lớn.

4.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế và an toàn kỹ thuật

Giải pháp kết cấu của Chung cư Asteri đạt mức cân bằng hoàn hảo giữa an toàn và chi phí đầu tư. Việc sử dụng bê tông cấp B30 và cốt thép CB400-V giúp giảm tiết diện cấu kiện chịu lực. Thể tích bê tông toàn nhà giảm đáng kể so với việc dùng vật liệu cấp thấp hơn. Tải trọng bản thân công trình truyền xuống móng giảm xuống, từ đó tiết kiệm số lượng cọc khoan nhồi. Bố trí thép sàn bám sát biểu đồ mô men uốn thực tế giúp tránh lãng phí vật tư. Các chỉ tiêu an toàn về võng và nứt đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 5574:2018. Công trình duy trì độ bền vững cao trước các tác động thời tiết khắc nghiệt.

4.2. Tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong ngành xây dựng

Hồ sơ kỹ thuật của đề tài mang giá trị ứng dụng cao cho thực tiễn xây dựng nhà cao tầng. Mô hình phân tích phản ánh đầy đủ quy trình thiết kế chuyên nghiệp trong doanh nghiệp tư vấn xây dựng. Bảng tính toán thép sàn dầm cột được lập trình khoa học, dễ dàng tra cứu và kiểm chứng kết quả. Các giải pháp kiểm tra võng sàn nhịp 8.5m mang lại bài học kinh nghiệm bổ ích cho công tác kiểm soát chất lượng sàn nhịp lớn. Đề tài mở ra định hướng tối ưu hóa cấu kiện sàn phẳng kết hợp vách cứng cho các dự án chung cư phân khúc tương đương. Sinh viên và kỹ sư thiết kế đều có thể khai thác tài liệu này phục vụ chuyên môn hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.Giới thiệu công trình Việt Nam hiện đang trong thời kì phát triển mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, chính trị, dịch vụ, … Và phát triển đô thị là động lực phát triển kinh tế, góp phần xây dựng nền kinh tế độc lập tự chủ và tích cực chủ động hội nhập hiệu quả. Đô thị hoá và phát triển đô thị là cơ hội đối với mỗi quốc gia, khu vực, địa phương để có thể phát triển và tăng trưởng vượt bậc về mọi mặt. Cùng với sự phát triển đô thị hoá, thì nhu cầu về nơi sống, sinh hoạt, làm việc của người dân cùng ngày một cao. Tại các thành phố lớn hiện nay, nhu cầu về nơi sống đang là vấn đề cấp thiết.

Người dân từ khắp nơi đổ dồn về các thành phố dẫn đến sự quá tải về nơi ở. Sự phát triển đô thị thúc đẩy giá đất ngày càng tăng, gây khó khăn cho người dân có thu nhập thấp hoặc trung bình. Để giải quyết được vấn đề này, giải pháp xây dựng các khu chung cư, nhà cao tầng, quy hoạch đất đai là cần thiết. Ngành xây dựng của Việt Nam hiện nay đang phát triển và thay đổi đáng kể, sự xuất hiện ngày càng nhiều các toà chung cư, cao ốc sử dụng các kỹ thuật công nghệ hiện đại đã góp phần tích cực vào sự phát triển kinh tế, giải quyết được vấn đề nơi ở, làm việc của người dân.

Do đó, chung cư ASTERI được thiết kế và xây dựng góp phần giải quyết các vấn đề trên. Đây là một khu nhà hiện đại, đầy đủ tiện nghi với quang cảnh đẹp,. thích hợp để sinh sống, giải trí và làm việc, đáp ứng nhu cầu của người dân. Địa điểm công trình Công trình toạ lạc tại Hai Bà Trưng, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh Công trình nằm tại trục đường giao thông nên thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư và giao thông ngoài công trình.

Hệ thống điện nước tại khu vực hoàn thiện, đáp ứng đủ điều kiện cho việc xây dựng. Khu đất xung quanh bằng phẳng, không có công trình cũ hoặc đang xây dựng xung quanh. Đặc điểm kiến trúc công trình 1. Quy mô công trình Công trình dân dụng, thuộc cấp 2: 5000m 2  Ssan  1000m 2 hoặc 9 tầng  ntang 19 tầng.

Công trình có 1 tầng hầm, 1 trệt, 17 tầng điển hình và 1 tầng mái Cao độ mỗi tầng: SVTH: Nguyễn Võ Tấn Lộc MSSV: 19149283 Trang: 1 CHUNG CƯ ASTERI GVHD: T.S NGUYỄN SỸ HÙNG Tầng hầm -2.200 m Tầng thượng +62.000 m Chiều cao công trình là 65.9 m (tính từ cao độ 0.000 m, chưa kể tầng hầm). Chiều sâu tầng hầm là 3. Diện tích xây dựng: Tầng hầm: 49. Công năng của công trình Tầng hầm dùng làm bãi đỗ xe, có code cao độ -2.8 m và chiều cao 3.6m, bố trí 2 ram dốc song song nhau thuận tiện cho xe ra vào bãi đỗ.

Ngoài ra, tầng hầm còn bố trí các phòng kỹ thuật điện, nước và dịch vụ giặt ủi chung cư. Tầng 1 dùng làm khu trung tâm thương mại, có code cao độ +0.8 m và chiều cao 4.0 m Tầng 2-18 dùng làm căn hộ, bố trí 10 căn hộ mỗi tầng, chiều cao tầng 3.4 m, gồm:  4 căn hộ A có diện tích 122 m2, bao gồm 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 2 phòng vệ sinh, 1 logia  4 căn hộ B có diện tích 117 m2, bao gồm 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 3 phòng vệ sinh, 1 logia  2 căn hộ C có diện tích 122 m2, bao gồm 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 2 phòng vệ sinh, 2 logia 1. Hệ thống giao thông trong công trình Công trình có 4 buồng thang máy và 2 cầu thang bộ.