Đồ án tốt nghiệp chung cư căn hộ dịch vụ (Dalat Center)

Đồ án tốt nghiệp thiết kế kết cấu chung cư căn hộ dịch vụ Dalat Center - ĐH SPKT TP.HCM

• Tác giả: Võ Minh Thanh Duy
• Người hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Tổng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng
• Đề tài: Đồ án tốt nghiệp chung cư căn hộ dịch vụ (Dalat Center)
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế kết cấu chung cư căn hộ dịch vụ Dalat Center

Dự án Dalat Center là tổ hợp căn hộ dịch vụ và thương mại hiện đại. Công trình tọa lạc tại vị trí trung tâm với yêu cầu kiến trúc phức tạp. Đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối. Mặt bằng công trình đòi hỏi không gian mở và tính linh hoạt cao. Hệ thống chịu lực chính bao gồm khung dầm, cột kết hợp vách cứng thang máy. Mô hình kết cấu tiếp nhận cả tải trọng đứng và tải trọng ngang. Khối chân đế phục vụ thương mại, khối tháp phía trên là căn hộ dịch vụ. Việc phân chia công năng tạo ra sự thay đổi về độ cứng giữa các tầng. Kỹ sư phải kiểm soát nghiêm ngặt chuyển vị ngang của công trình. Đồ án thiết lập sơ đồ tính toán phản ánh chính xác sự làm việc thực tế. Toàn bộ cột và vách ngàm chặt vào hệ đài móng bên dưới. Tải trọng tác dụng lên sàn phân phối đều về khung chịu lực và truyền xuống đất nền. Thiết kế đảm bảo công trình vận hành an toàn và bền vững lâu dài.

1.1. Quy mô kiến trúc và công năng công trình Dalat Center

Công trình Dalat Center sở hữu quy mô xây dựng lớn với nhiều tầng chức năng. Khối đế tích hợp trung tâm thương mại và dịch vụ tiện ích đồng bộ. Các tầng trên bố trí căn hộ dịch vụ tiện nghi đạt tiêu chuẩn cao cấp. Giao thông trục đứng sử dụng hệ thống thang máy tốc độ cao và thang bộ thoát hiểm. Hệ thống kỹ thuật cơ điện, cấp thoát nước và thông gió bố trí khoa học theo trục hộp gen. Giải pháp kiến trúc đặt ra bài toán bố trí cột và vách hợp lý. Hệ lưới cột phải vừa đảm bảo công năng sử dụng, vừa tối ưu khả năng chịu lực. Sàn các tầng tạo thành màng cứng liên tục truyền tải lực ngang.

1.2. Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng trong đồ án

Đồ án tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành. TCVN 2737 quy định giá trị tải trọng và tác động lên công trình. Tiêu chuẩn TCVN 5574 hướng dẫn tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn. Tiêu chuẩn TCVN 9386 định hướng thiết kế công trình chịu động đất cho khu vực xây dựng. Ngoài ra, quy chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy QCVN 06 quy định cụ thể về bậc chịu lửa. Quy chuẩn kỹ thuật bảo vệ môi trường và thoát hiểm cũng được áp dụng triệt để. Mác bê tông và chủng loại cốt thép đáp ứng yêu cầu chịu lực cùng độ bền lâu trong điều kiện môi trường thực tế.

II. Phân tích tải trọng kết cấu chung cư căn hộ dịch vụ Dalat Center

Tòa nhà chịu tác động đồng thời của nhiều loại tải trọng phức tạp. Tải trọng đứng bao gồm tĩnh tải bản thân kết cấu và các lớp hoàn thiện. Hoạt tải sử dụng phân bổ theo từng khu vực căn hộ, hành lang và thương mại. Tải trọng ngang do gió và động đất đóng vai trò quyết định đến kích thước cấu kiện. Gió tĩnh tác động trực tiếp lên bề mặt bao che bên ngoài công trình. Gió động gây ra dao động uốn và xoắn theo các phương chính. Khi chiều cao tòa nhà tăng lên, áp lực gió tăng dần theo cao độ. Lực động đất phụ thuộc vào gia tốc nền và khối lượng tham gia dao động của các tầng. Đồ án thực hiện tổng hợp tải trọng theo các tổ hợp bất lợi nhất. Hệ số vượt tải tuân thủ chặt chẽ các chỉ dẫn kỹ thuật tiêu chuẩn. Quá trình phân tích tải trọng giúp kỹ sư xác định chính xác nội lực nguy hiểm nhất trong dầm, cột và vách.

2.1. Phân tích tác động của tải trọng gió tĩnh và gió động

Tải trọng gió là yếu tố chi phối lớn trong thiết kế nhà cao tầng. Gió tĩnh tính toán dựa trên vùng áp lực gió và dạng địa hình xây dựng. Hệ số khí động thay đổi theo hình dạng hình học của mặt bằng công trình. Thành phần động của tải trọng gió được xác định thông qua phân tích dao động riêng. Các mode dao động cơ bản cung cấp tần số và chu kỳ tự nhiên của công trình. Lực gió động tác dụng lên từng tầng tương ứng với khối lượng tập trung tại sàn. Sự kết hợp giữa gió tĩnh và gió động phản ánh chân thực ứng xử của khung nhà trước gió bão.

2.2. Đánh giá phản ứng động đất theo phổ phản ứng thiết kế

Tính toán động đất trong đồ án áp dụng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi theo TCVN 9386. Gia tốc nền thiết kế ag được tra cứu tương ứng với địa điểm xây dựng. Hệ số tầm quan trọng của công trình chung cư dịch vụ lấy giá trị 1.25. Đất nền thuộc loại C với hệ số nền S bằng 1.15. Phổ thiết kế quy định chu kỳ đặc trưng TB và TC nhằm xác định lực cắt đáy. Lực cắt đáy phân phối dọc theo chiều cao nhà dựa trên khối lượng hữu hiệu từng sàn. Kết quả phân tích mode dao động theo phương X và phương Y giúp kiểm soát biến dạng dẻo và ứng xử địa chấn của kết cấu.

III. Phương pháp thiết kế kết cấu chung cư căn hộ dịch vụ Dalat Center

Đồ án sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn làm công cụ giải quyết hệ siêu tĩnh bậc cao. Không gian kết cấu được rời rạc hóa thành các phần tử thanh và tấm vỏ. Các phần tử cột dầm liên kết với sàn bê tông tạo thành khung không gian hoàn chỉnh. Sàn được xem như màng cứng tuyệt đối trong mặt phẳng nằm ngang. Mô hình toán học cho phép xuất nội lực chính xác tại mọi tiết diện nguy hiểm. Quá trình tính toán kết hợp phương pháp số và phương pháp giải tích truyền thống để đối chiếu kết quả. Việc kiểm tra độc lập giúp loại bỏ sai số trong quá trình nhập liệu phần mềm. Thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt hai trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn thứ nhất bảo đảm khả năng chịu lực của cấu kiện dưới mọi tổ hợp tải trọng. Trạng thái giới hạn thứ hai kiểm soát độ võng dầm sàn và bề rộng vết nứt bê tông. Sự kết hợp này mang lại giải pháp kết cấu an toàn và tiết kiệm vật liệu.

3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn trong mô hình hóa kết cấu

Phương pháp phần tử hữu hạn chia nhỏ hệ chịu lực phức tạp thành các phần tử đơn giản. Dầm và cột được mô hình hóa bằng phần tử thanh chịu uốn, nén và xoắn. Vách cứng và lõi thang máy sử dụng phần tử tấm vỏ chịu lực màng kết hợp chịu uốn. Liên kết giữa chân cột, vách với móng được thiết lập ngàm cứng. Phần mềm chuyên dụng hỗ trợ giải hệ phương trình vi phân và xuất biểu đồ mô men, lực cắt, lực dọc. Sự phân bố khối lượng tầng tham gia dao động được khai báo chi tiết qua nguồn khối lượng. Giải pháp này phản ánh trung thực biến dạng không gian dưới tác động của tải trọng động.

3.2. Phương án lựa chọn hệ kết cấu chịu lực và móng cọc hầm

Hệ chịu lực chính của Dalat Center là sự kết hợp giữa khung bê tông và vách thang máy. Vách cứng tiếp nhận phần lớn lực cắt đáy và hạn chế độ nghiêng của tòa nhà. Hệ dầm sàn chịu tải trọng đứng và phân phối lực ngang đều về các cột biên. Phần móng công trình sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng địa chất tốt. Đài móng liên kết các cọc thành một khối thống nhất dưới chân cột và chân vách. Kết cấu tầng hầm áp dụng tường vây bê tông cốt thép nhằm ngăn nước ngầm và giữ ổn định thành vách đất. Phương án thi công hầm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình liền kề xung quanh.

IV. Kết luận về thiết kế kết cấu chung cư căn hộ dịch vụ Dalat Center

Đồ án tốt nghiệp Dalat Center khẳng định tính khả thi và độ tin cậy của phương án kết cấu. Toàn bộ tính toán đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu an toàn và kinh tế. Cấu kiện bê tông cốt thép làm việc hiệu quả trong giới hạn đàn hồi của vật liệu. Chuyển vị đỉnh công trình và độ lệch tầng nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn. Sự phối hợp giữa khung dầm và vách lõi tạo nên độ cứng ngang tối ưu. Công trình không xảy ra hiện tượng mất ổn định tổng thể hay xoắn nguy hiểm. Chi phí vật liệu bê tông và cốt thép được kiểm soát ở mức hợp lý. Giải pháp móng và tường vây hầm xử lý tốt điều kiện địa chất phức tạp. Kết quả kiểm tra khẳng định kết cấu có đủ khả năng chống chịu tải trọng gió và chấn động cực hạn. Đồ án thể hiện quy trình thiết kế bài bản từ lý thuyết đến mô hình hóa thực tế. Đây là nguồn tài liệu học thuật giá trị cho kỹ sư trong công tác xây dựng công trình dân dụng cao tầng.

4.1. Hiệu quả kỹ thuật của phương án khung vách bê tông cốt thép

Hệ khung vách bê tông cốt thép đem lại hiệu quả vượt trội trong kiểm soát biến dạng ngang. Vách cứng đặt tại khu vực lõi thang máy phát huy tối đa mô men quán tính chống uốn. Khung dầm cột bao quanh duy trì sự phân bố đều của ứng suất tiếp và ứng suất pháp. Tiết diện các cấu kiện được tinh giản hợp lý nhằm giảm tải trọng bản thân công trình xuống móng. Độ võng sàn và bề rộng vết nứt đều thỏa mãn điều kiện sử dụng bình thường. Việc kết hợp hài hòa giữa bê tông mác cao và thép cường độ lớn nâng cao độ bền vững cho toàn bộ kết cấu.

4.2. Giá trị tham khảo cho kỹ sư xây dựng công trình cao tầng

Số liệu từ đồ án Dalat Center cung cấp góc nhìn thực tiễn về quy trình thiết kế kết cấu cao tầng. Toàn bộ các bước mô hình hóa, gán tải trọng và tổ hợp nội lực đều có tính thực chứng cao. Các kỹ sư xây dựng có thể áp dụng quy trình tính toán lực cắt đáy động đất theo TCVN 9386 vào dự án tương đương. Cách thức phân tích thành phần động của gió tĩnh và gió động giúp tối ưu hóa tiết diện vách cứng. Đồ án tạo tiền đề vững chắc cho việc tiếp cận các tiêu chuẩn thiết kế hiện đại và công nghệ thi công hầm sâu. Tài liệu góp phần nâng cao chất lượng thực hành thiết kế kết cấu dân dụng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư căn hộ dịch vụ (Dalat Center)" do sinh viên Võ Minh Thanh Duy thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Tổng tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành vào tháng 7 năm 2023). Đề tài tập trung vào việc thiết kế kết cấu và biện pháp thi công cho một công trình tổ hợp thương mại - dịch vụ quy mô lớn tại khu vực có đặc thù địa hình đồi dốc và địa chất phức tạp.

Lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về phát triển hạ tầng du lịch và thương mại tại thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng. Dự án Trung tâm thương mại Dalat Center được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu kết hợp giữa trung tâm thương mại, khu chợ truyền thống, văn phòng cho thuê và căn hộ dịch vụ cao cấp. Công trình có vị trí tiếp giáp đường Phan Bội Châu (phường 2, TP. Đà Lạt), chợ Đà Lạt và có mặt tiền hướng ra đường Nguyễn Thị Minh Khai, cách hồ Xuân Hương khoảng 400m.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu trong đồ án được xác định cụ thể:

1. Tổng hợp và phân tích các giải pháp kiến trúc, công năng và kỹ thuật công trình nhằm xác lập tiền đề cho thiết kế kết cấu.
2. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang tối ưu, xác định kích thước sơ bộ các cấu kiện chịu lực chính.
3. Xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình gồm tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió (thành phần tĩnh và động) theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999, cùng tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012.
4. Xây dựng mô hình phân tích không gian ba chiều (3D), kiểm tra các chỉ tiêu chuyển vị và độ ổn định tổng thể theo Trạng thái giới hạn II (TTGH II).
5. Tính toán và thiết kế chi tiết các cấu kiện bê tông cốt thép: cầu thang bộ, sàn phẳng tầng điển hình, dầm khung, vách lõi cứng và cột chịu nén lệch tải.
6. Thiết kế nền móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn và tính toán đài móng, móng lõi thang.
7. Lập biện pháp kỹ thuật thi công tầng hầm sâu bằng phương pháp Semi Top-Down kết hợp kiểm tra độ ổn định của hệ tường vây bằng phần mềm chuyên dụng.

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu chịu lực bằng bê tông cốt thép toàn khối của công trình Dalat Center. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm toàn bộ khối công trình gồm 4 tầng hầm (chiều sâu đào đất đạt -18.8m) và phần thân gồm khối đế 4 tầng cùng khối tháp cao tầng (chiều cao công trình 35.8m tính từ mặt đất tự nhiên; trong mô hình phân tích kết cấu tổng thể thể hiện quy mô 4 tầng hầm, 10 tầng nổi với chiều cao 54.4m). Phạm vi thời gian và số liệu tính toán dựa trên các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam tại thời điểm năm 2023 và hồ sơ hoàn công thực tế của công trình.

Cơ sở thiết kế và phương pháp tính toán kết cấu

Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn pháp lý được áp dụng xuyên suốt trong đồ án gồm:

• Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động), TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió), TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất).
• Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và nền móng: TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép), TCVN 10304:2014 (Móng cọc), TCVN 9362:2012 (Thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu).
• Quy chuẩn kỹ thuật: QCVN 06:2010/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình), QCXDVN 02:2009/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng).
• Căn cứ pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý dự án và chất lượng công trình xây dựng.

Quan điểm tính toán kết cấu dựa trên các giả thuyết: sàn các tầng được quan niệm là màng cứng tuyệt đối trong mặt phẳng của nó; hệ vách và cột được ngàm chặt tại đỉnh đài móng; liên kết giữa sàn và các cấu kiện thẳng đứng là liên kết cứng; bỏ qua biến dạng uốn ngoài mặt phẳng của sàn khi tiếp nhận tải trọng ngang. Phương pháp xác định nội lực chính là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) mô hình hóa số trên máy tính, kết hợp phương pháp giải tích truyền thống để kiểm tra chéo các bộ phận cục bộ. Quá trình thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt hai trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn I (về khả năng chịu lực, cường độ và ổn định hình học) và Trạng thái giới hạn II (về điều kiện sử dụng bình thường, khống chế độ võng và bề rộng vết nứt).

Hạng mục cấu kiện	Cấp độ bền bê tông	Xi măng sử dụng	Chiều dày lớp bảo vệ (mm)	Chủng loại cốt thép chính
Cọc khoan nhồi	B30 (chống thấm W12)	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	50	CB500-V (dọc), CB300-T (đai)
Đài móng và móng bè	B30 (chống thấm W12)	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	50	CB500-V (dọc), CB300-T (đai)
Cột, vách, lõi cứng	B30	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	40	CB500-V (dọc), CB300-T (đai)
Dầm tầng điển hình	B30	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	40	CB500-V (dọc), CB300-T (đai)
Sàn phẳng điển hình	B30	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	25	CB400-V (chịu lực chính)
Bản thang bộ	B30	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, N/X ≤ 0.4)	40	CB500-V (dọc), CB300-T (phân bố/đai)
Bê tông lót	B15	PCB40 (hàm lượng tối thiểu 275 kg/m³, N/X ≤ 0.2)	35 (tiếp xúc đất)	Không bố trí

Công cụ hỗ trợ tính toán bao gồm các phần mềm chuyên ngành: ETABS 2017 (mô hình hóa kết cấu khung không gian 3D, phân tích dao động, gió động, động đất và giai đoạn thi công hầm), SAFE 2016 (phân tích nội lực và tính thép sàn phẳng, đài móng), Plaxis 2D (mô phỏng địa kỹ thuật, chuyển vị hố đào và tường vây), AutoCAD 2021, Revit 2021 và các bảng tính lập trình bằng VBA trên Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương của đồ án

Chương 1. Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này mô tả chi tiết công năng và giải pháp kỹ thuật của tòa nhà Dalat Center. Công trình bao gồm 4 tầng hầm và khối tháp thương mại dịch vụ: tầng hầm B4 dùng làm bãi đỗ xe; ba tầng hầm B3 đến B1 bố trí chợ truyền thống; tầng 1 làm bãi đậu xe; tầng 2 đến tầng 4 là khu trung tâm thương mại, trưng bày, giải trí; tầng 5 đến tầng 10 dành cho căn hộ dịch vụ cao cấp, khách sạn và văn phòng cho thuê (khối tháp được tách thành hai đơn nguyên từ tầng 6 đến tầng 10); tầng mái bố trí thiết bị kỹ thuật thông gió, điều hòa. Giao thông trục đứng được giải quyết bằng 3 buồng thang máy tập trung tại trung tâm mặt bằng và 1 thang bộ thoát hiểm chạy suốt các tầng. Về hạ tầng kỹ thuật, công trình sử dụng nguồn điện lưới kết hợp máy phát điện dự phòng; hệ thống thoát nước mưa riêng biệt với nước thải qua bể tự hoại; chống sét bằng đầu thu lôi phát tia tiên đạo Dynasphere đặt tại đỉnh mái; hệ thống PCCC trang bị tường gạch ngăn cháy cách nhiệt và bình khí CO2 bố trí dọc hành lang.

Chương 2. Cơ sở thiết kế

Tác giả hệ thống hóa toàn bộ các căn cứ tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng hiện hành cùng các giả thiết cơ bản của cơ học kết cấu. Phân tích ưu nhược điểm giữa phương pháp giải tích cổ điển và phương pháp phần tử hữu hạn số, từ đó lựa chọn giải pháp phân tích không gian bằng phần tử hữu hạn thông qua các phần mềm ETABS, SAFE và Plaxis 2D để giải bài toán kết cấu siêu tĩnh phức tạp. Chương này cũng quy định rõ ràng chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng (bê tông B30, cốt thép CB300-T, CB400-V, CB500-V) cùng các quy định về chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu nhằm bảo đảm khả năng chịu lực và chống ăn mòn.

Chương 3. Phương án kết cấu

Tác giả tiến hành so sánh, đánh giá các phương án kết cấu chịu lực đứng và ngang. Đối với tải trọng đứng, phương án sàn phẳng dày 230 mm được lựa chọn thay thế cho sàn dầm truyền thống và sàn ô cờ do tối ưu hóa chiều cao thông thủy tầng (3.0 m), nhịp lớn nhất đạt 10.5 m, bề mặt truyền lực liên tục và thi công thuận lợi. Đối với tải trọng ngang, phương án hệ kết cấu vách - lõi cứng bằng bê tông cốt thép được chọn để hạn chế chuyển vị xoắn và chuyển vị ngang cho công trình cao 54.4 m (kể cả tầng hầm). Tiết diện các cấu kiện được sơ bộ: vách dày 300 mm; dầm chính 300x700 mm; dầm thang 300x600 mm; cầu thang bộ dạng 2 bản trượt có chiều dày bản 150 mm, chiều cao bậc 167 mm, rộng bậc 250 mm, góc nghiêng 34 độ. Kết cấu móng lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đặt vào tầng đất tốt; giải pháp thi công tầng hầm sâu 18.8 m lựa chọn phương pháp Semi Top-Down sử dụng các sàn hầm làm hệ giằng chống ngang thay cho hệ Shoring tạm.

Chương 4. Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Chương này xác định toàn bộ các giá trị tải trọng tác dụng lên công trình. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn (sàn điển hình, sàn vệ sinh, sàn mái, sàn hầm) và tường xây chèn (tường gạch dày 200 mm phân bố 10.x kN/m và tường 100 mm phân bố 6.x kN/m). Hoạt tải sử dụng được tra cứu theo TCVN 2737:1995: khu để xe và thể thao (1.0 kN/m²), sảnh và hành lang (1.6 kN/m²), phòng ở (0.4 kN/m²), mái có sử dụng (0.95 kN/m²).

Tải trọng gió được tính cho địa bàn TP. Đà Lạt (Vùng áp lực gió IA với áp lực gió tiêu chuẩn W₀ = 0.55 kN/m², dạng địa hình C). Thành phần động của tải trọng gió được tính toán chi tiết theo TCXD 229:1999 với hệ số Mass Source là 100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải. Tác giả khảo sát các dạng dao động riêng từ ETABS:

• Mode 1: Chu kỳ T₁ = 2.357 s (dao động tịnh tiến theo phương Y).
• Mode 2: Chu kỳ T₂ = 2.449 s (dao động tịnh tiến theo phương X).
• Mode 3: Chu kỳ T₃ = 1.589 s (dao động xoắn quanh trục Z kết hợp chuyển vị Y).

Tải trọng động đất được phân tích theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi (Response Spectrum Analysis) do công trình có chu kỳ dao động T₁ = 2.8 s lớn hơn ngưỡng 4T_C = 2.4 s (với nền đất loại C có T_C = 0.6 s). Các thông số động đất gồm: công trình cấp I (hệ số tầm quan trọng γ_I = 1.25), gia tốc nền tham chiếu a_g = 0.0219 m/s² (thuộc vùng chấn động rất yếu a_g < 0.08g), hệ số ứng xử q = 2.76, các tham số phổ S = 1.15, T_B = 0.2 s, T_C = 0.6 s, T_D = 2.5 s. Việc phân tích lực cắt đáy và phân bố lực chấn động dọc thân công trình được thực hiện trên 5 dạng dao động chủ đạo (Mode 1, Mode 2, Mode 3, Mode 15, Mode 20) thỏa mãn điều kiện tổng khối lượng tham gia dao động đạt trên 90%.

Chương 5. Kiểm tra trạng thái giới hạn II

Tác giả kiểm tra các điều kiện vận hành an toàn của công trình dưới tác động của tải trọng ngang tiêu chuẩn (gió và động đất). Các kết quả kiểm tra độ cứng và biến dạng bao gồm: kiểm tra điều kiện ổn định chống lật toàn khối; kiểm tra gia tốc đỉnh công trình; kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh tòa nhà; kiểm tra chuyển vị lệch tầng giữa các sàn kế cận nhằm đảm bảo không phá hủy tường ngăn và hệ bao che kính; kiểm tra hiệu ứng phi tuyến hình học P-Delta thông qua các tổ hợp tải trọng nguy hiểm (Tổ hợp 10 đến Tổ hợp 13). Toàn bộ các chỉ tiêu chuyển vị đều nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng.

Chương 6. Tính toán thiết kế kết cấu

Tác giả tiến hành thiết kế chi tiết cốt thép cho các cấu kiện chịu lực điển hình:

• Cầu thang bộ: Tách sơ đồ tính độc lập, xác định tải trọng bản nghiêng và bản chiếu nghỉ, nội lực mômen và lực cắt; tính toán cốt thép dọc chịu mômen uốn, cốt đai chịu cắt và thiết kế dầm chiếu tới kích thước 200x400 mm.
• Sàn phẳng điển hình: Mô hình hóa trên phần mềm SAFE, phân chia dải Strip theo phương X và Y. Đồ án kiểm tra chi tiết trạng thái võng đàn hồi, tính toán độ võng dài hạn có xét đến hiện tượng nứt bê tông, kiểm tra ứng suất chọc thủng tại các nút liên kết giữa sàn với cột biên và cột giữa, sau đó xác định diện tích cốt thép lớp trên (chịu mômen âm) và lớp dưới (chịu mômen dương).
• Dầm khung điển hình: Thiết kế dầm B12 (tiết diện 300x700 mm), tính toán cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép đai chịu cắt và xác định chiều dài đoạn neo, nối cốt thép theo đúng quy chuẩn TCVN 5574:2018.
• Vách - lõi cứng: Ứng dụng lý thuyết phân bố ứng suất đàn hồi để tính toán vách thang máy và vách phẳng P1 tại tầng hầm 3 chịu tải trọng đứng và mômen lật lớn.
• Cột chịu lực: Thiết kế cột chịu nén uốn xiên C12 (thuộc khung trục 5) dựa trên lưu đồ thiết kế cột bê tông cốt thép, kiểm tra khả năng chịu lực theo hai phương X, Y và bố trí cốt đai kháng chấn.

Chương 7. Thiết kế móng

Dựa vào số liệu khảo sát địa chất công trình, tác giả tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính D800 theo 4 phương pháp độc lập:

1. Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.
2. Theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục G2, TCVN 10304:2014).
3. Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản AIJ).
4. Theo độ bền của vật liệu bê tông cốt thép thân cọc.

Từ sức chịu tải thiết kế của cọc đơn D800, tác giả xác định số lượng cọc cần thiết cho từng móng, độ cứng kháng lún của cọc và mô hình hóa đài móng trên SAFE. Các bước kiểm tra móng đài M1 (trục 5/D) và móng lõi thang (móng Pit MLT) bao gồm: phản lực đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất; kiểm tra ứng suất ổn định của nền đất dưới mũi cọc; tính toán độ lún tuyệt đối và lún lệch; kiểm tra điều kiện chống đâm thủng (xuyên thủng) đài móng do chân cột và do phản lực cọc; tính toán cốt đài móng theo biểu đồ mômen uốn.

Chương 8 & 9. Thiết kế biện pháp thi công

Hai chương cuối trình bày giải pháp kỹ thuật thi công phần ngầm. Hố đào sâu 18.8 m (tương ứng 4 tầng hầm) được bảo vệ bằng hệ tường vây bê tông cốt thép D1000. Tác giả sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng tương tác đất - kết cấu qua từng giai đoạn đào đất và thi công sàn theo phương pháp Semi Top-Down, kết hợp cột Kingpost và hệ dầm sàn hầm chịu lực ngang. Hồ sơ tính toán kiểm tra ổn định tổng thể của mái dốc và đáy hố đào, tính toán chuyển vị ngang của đỉnh tường vây, kiểm tra khả năng chịu lực và bố trí cốt thép dọc, thép đai cho tường vây D1000. Đồng thời, đồ án thiết lập quy trình thi công cọc khoan nhồi, khối lượng vật tư cho một cọc và các biện pháp bảo đảm an toàn lao động trong quá trình thi công ngầm.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn khối lượng tính toán kỹ thuật cho một công trình cao tầng phức hợp với các kết quả cụ thể:

• Xác lập đầy đủ các thông số tải trọng và dao động riêng của công trình: xác định chu kỳ dao động chính T₁ = 2.357 s, T₂ = 2.449 s, T₃ = 1.589 s và tính toán lực cắt đáy do động đất với gia tốc tham chiếu a_g = 0.0219 m/s², chứng minh công trình nằm trong vùng động đất yếu theo TCVN 9386:2012.
• Kiểm chứng và hoàn thiện phương án kết cấu sàn phẳng dày 230 mm không dầm chịu nhịp lớn 10.5 m, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kiểm tra nứt, chống chọc thủng và độ võng dài hạn theo TCVN 5574:2018.
• Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi D800 dựa trên so sánh đồng thời 4 phương pháp lý thuyết và thực nghiệm, bảo đảm an toàn truyền tải trọng xuống lớp địa chất chịu lực.
• Đề xuất giải pháp thi công hầm Semi Top-Down kết hợp sàn bê tông cốt thép hầm để chống đỡ tường vây D1000, kiểm soát chuyển vị ngang và ổn định hố đào sâu 18.8 m bằng phần mềm Plaxis 2D mà không cần lắp đặt hệ giằng chống thép hình (Shoring) phức tạp.
• Đóng góp chính của đồ án là việc tích hợp quy trình thiết kế đồng bộ từ kết cấu phần thân (ETABS, SAFE) đến kết cấu phần ngầm và địa kỹ thuật (Plaxis 2D), cung cấp một bộ số liệu tính toán sát thực tế dựa trên công trình Dalat Center vừa hoàn công vào tháng 7 năm 2023.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án gắn liền với các phạm vi và giả thiết tính toán được lựa chọn:

• Mô hình tính toán phần thân coi liên kết chân cột và chân vách là ngàm tuyệt đối vào đài móng, chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời giữa kết cấu phần trên, móng và nền đất (Soil-Structure Interaction - SSI).
• Tính toán thành phần động của tải trọng gió áp dụng theo TCXD 229:1999 và TCVN 2737:1995 với dạng hình học phẳng chuẩn tắc, chưa xét đến các hiệu ứng khí động học cục bộ do địa hình lòng chảo và đồi núi đặc thù tại thành phố Đà Lạt.
• Tác giả tự nêu hạn chế về việc phần mềm số chỉ là công cụ tính toán gián tiếp, đòi hỏi phải kết hợp đối chiếu với các công thức giải tích cổ điển ở một số cấu kiện cục bộ để nâng cao độ tin cậy.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo gồm:

• Phân tích tương tác động lực học phi tuyến giữa kết cấu khung - vách và đất nền dưới tác động ngẫu nhiên của động đất theo thời gian (Time-History Analysis).
• Ứng dụng mô phỏng khí động học dòng chảy (CFD) để đánh giá chi tiết tải trọng gió xoáy tác động lên hình khối kiến trúc phân nhánh của tòa nhà tại vùng cao nguyên.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật chuyên sâu dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng dân dụng và công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép nhà cao tầng. Tài liệu đặc biệt hữu ích cho các kỹ sư kết cấu trẻ trong việc nắm bắt trình tự mô hình hóa không gian 3D, phân tích dao động gió động, động đất theo tiêu chuẩn Việt Nam. Các phần có giá trị tham khảo cao nhất gồm: quy trình tính toán sàn phẳng chịu uốn và chọc thủng bằng SAFE, phương pháp thiết kế cột nén uốn xiên C12, quy trình so sánh 4 phương pháp tính sức chịu tải cọc khoan nhồi D800, và bài toán mô phỏng hố đào sâu 4 tầng hầm bằng phương pháp Semi Top-Down trên Plaxis 2D.

Câu hỏi thường gặp

Công trình Dalat Center có quy mô và công năng kiến trúc cụ thể như thế nào? Công trình có chiều cao 35.8 m tính từ mặt đất tự nhiên (trong mô hình phân tích kết cấu thể hiện quy mô 4 tầng hầm và 10 tầng nổi với chiều cao 54.4 m). Công năng gồm: tầng hầm B4 đỗ xe; hầm B3-B1 là khu chợ truyền thống; tầng 1 đỗ xe; tầng 2-4 là khu trưng bày, giải trí, dịch vụ thương mại; tầng 5-10 bố trí văn phòng cho thuê, khách sạn và căn hộ nghỉ dưỡng; tầng mái đặt thiết bị kỹ thuật thông gió và điều hòa.

Tại sao tác giả lựa chọn phương án kết cấu sàn phẳng cho tầng điển hình? Phương án sàn phẳng chiều dày 230 mm được lựa chọn vì phù hợp với nhịp sàn lớn nhất đạt 10.5 m, hoạt tải phân bố đồng đều, duy trì được chiều cao thông thủy các tầng điển hình là 3.0 m, hình dạng các ô sàn không vuông vức và liên kết tốt với hệ vách cứng để kháng tải trọng ngang.

Các thông số tính toán tải trọng gió và động đất của công trình được xác định ra sao? Công trình nằm tại TP. Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng thuộc vùng gió IA (áp lực gió tiêu chuẩn W₀ = 0.55 kN/m²), địa hình dạng C. Động đất được tính toán theo phương pháp phổ phản ứng dao động với các tham số: công trình cấp I (γ_I = 1.25), gia tốc nền tham chiếu a_g = 0.0219 m/s² (thuộc vùng động đất rất yếu), đất nền loại C (S = 1.15, T_B = 0.2 s, T_C = 0.6 s, T_D = 2.5 s), hệ số ứng xử theo phương ngang q = 2.76, khảo sát 5 mode dao động chính (1, 2, 3, 15, 20).

Biện pháp thi công phần ngầm sâu 4 tầng hầm được lựa chọn là gì? Tác giả lựa chọn phương án thi công hầm Semi Top-Down kết hợp hệ tường vây bê tông cốt thép D1000 sâu 18.8 m. Trong giải pháp này, các sàn bê tông của tầng hầm đóng vai trò là hệ thanh chống khống chế chuyển vị ngang của tường vây thay vì phải lắp đặt hệ Shoring thép hình tạm thời.

Vật liệu bê tông và cốt thép chính được quy định như thế nào trong đồ án? Công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B30 (xi măng PCB40 hàm lượng tối thiểu 450 kg/m³, tỷ lệ N/X ≤ 0.4, cấp chống thấm W12 đối với cọc khoan nhồi và đài móng bè). Cốt thép chịu lực chính gồm loại CB300-T (cốt đai, thép treo, đường kính ≤ 10 mm), CB400-V (cốt thép sàn phẳng, đường kính ≤ 12 mm) và CB500-V (cốt dọc dầm, vách, cột, cầu thang, đường kính > 10 mm).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư căn hộ dịch vụ (Dalat Center)" của sinh viên Võ Minh Thanh Duy là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng công phu, hoàn chỉnh và bám sát thực tiễn công trình thực tế tại TP. Đà Lạt. Tác giả đã giải quyết thành công các bài toán phức tạp từ phân tích dao động gió động, tải trọng động đất, kiểm tra biến dạng trạng thái giới hạn thứ hai, thiết kế sàn phẳng nhịp lớn cho đến móng cọc khoan nhồi và biện pháp thi công hố đào sâu 4 tầng hầm bằng Semi Top-Down. Việc kết hợp linh hoạt giữa các công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn hiện đại (ETABS, SAFE, Plaxis 2D) và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam hiện hành mang lại giá trị thực tiễn và tính tham khảo cao cho công tác đào tạo kỹ sư xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 1.1 Tên dự án TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI DALAT CENTER Hình 1. Hình ảnh tổng thể công trình 1.2 Quy mô dự án Công trình cao 35.8m tính từ mặt đất tự nhiên. Công trình gồm: Phần hầm: 4 tầng hầm, trong đó 1 hầm để xe và 3 hầm còn lại là khu chợ.

Phần đề: 4 tầng thương mại với các hoạt động trưng bày, giải trí, dịch vụ. Phần cao tầng: 6 tầng điển hình và 1 tầng mái dùng cho khách sạn, căn hộ và văn phòng cho thuê. Vị trí xây dựng: Công trình tọa lạc trên đường Phan Bội Châu, phường 2, TP. Đà Lạt, Tỉnh Lâm Đồng.

Là một vị trí thuận lợi khi nằm tại trung tâm thành phố Đà Lạt, tiếp giáp với khu chợ Đà Lạt sầm uất. Bên cạnh đó, Dalat Center có thêm một mặt tiền ở tuyến đường chính Nguyễn Thị Minh Khai, cách 400m từ hồ Xuân Hương. Vì những lý do trên, tòa nhà có một vị trí với cảnh quan vô cùng đẹp, thoáng và thu hút rất nhiều khách du lịch cũng như dân cư sinh sống. Vị trí công trình trên Google Map 1.3 Tiện ích dự án Công năng công trình • Tầng hầm B4: Bãi đậu xe.

• Tầng hầm B3-B1: Chợ truyền thống. • Tầng 1-4: Tầng 1 dành cho bãi đậu xe và 3 tầng còn lại là khu trưng bày, giải trí, dịch vụ. • Tầng 5-10: Dịch vụ cho thuê văn phòng, khách sạn và căn hộ nghĩ dưỡng cao cấp. • Tầng mái: Hệ thống thông khí, điều hòa và đặt thiết bị.4 Hệ thống giao thông • Tòa nhà được chia thành 2 khối từ tầng 6 đến 10.

Tuy nhiên hệ thống giao thông theo phương ngang vẫn đảm bảo lưu thông tiện lợi, nhanh gọn đến từng phòng với khu vực sảnh và hành lang bố trí giữa mặt bằng. • Giao thông phương đứng là gồm 3 buồng thang máy và 1 cầu thang bộ hành thông với tất cả các tầng với mục đích là di chuyển và thoát hiểm khi có sự cố. • Phần diện tích cầu thang bộ được thiết kế đáp ứng tối đa cho việc thoát hiểm khi tòa nhà xảy ra sự cố. Thang máy này được đặt ở vị trí giữa mặt bằng, việc đi lại hằng ngày cho mọi người luôn nhanh chóng, tiện lợi và tạo khoảng cách ngắn nhất để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố.2 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1.1 Hệ thống điện • Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng của tòa nhà.

Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa.2 Hệ thống nước • Hệ thống cấp nước: Nguồn nước cấp được chọn dùng là nguồn nước chung cho cả thành phố và phải đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước, vệ sinh nguồn nước và áp lực nước khi đến các khu vực của tòa nhà. • Hệ thống thoát nước mưa: Nước mưa trên mái được thoát xuống dưới thông qua hệ thống ống nhựa đặt tại những vị trí thu nước mái nhiều nhất. Từ hệ thống ống dẫn chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà đến hệ thông thoát nước chung của thành phố. • Hệ thống thoát nước thải: Nước thải khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại làm sạch sau đó vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Đường ống dẫn phải kín, không rò rỉ, đảm bảo độ dốc khi thoát nước.3 Thông gió chiếu sáng • Tòa nhà lấy sáng từ hai hướng: Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo.