Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình đô thị hóa và phát triển kinh tế tại Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu về không gian cư trú và thương mại dịch vụ tăng nhanh trong khi quỹ đất trung tâm ngày càng hạn chế và giá đất leo thang. Thực trạng này đặt ra yêu cầu quy hoạch và xây dựng các cụm chung cư cao tầng hiện đại nhằm tối ưu hóa diện tích sử dụng đất, nâng cao tiện ích sinh hoạt và tạo diện mạo kiến trúc mới cho đô thị. Đi cùng với xu thế đó là yêu cầu tiếp thu và ứng dụng các kỹ thuật tính toán, giải pháp kết cấu và biện pháp thi công mới trong ngành xây dựng công trình dân dụng. Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Sun Flower" do sinh viên Nguyễn Thanh Quý thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Lê Anh Thắng tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tập trung giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh một tổ hợp công trình cao tầng từ kiến trúc, kết cấu phần thân, kết cấu phần ngầm cho đến biện pháp thi công hố đào.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể theo các nội dung chính sau:

  1. Hoàn thiện giải pháp kiến trúc công trình dựa trên nhiệm vụ thiết kế và thể hiện qua 4 bản vẽ khổ A1.
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực, mô hình hóa không gian 3D, phân tích nội lực và tính toán cốt thép cho các cấu kiện phần thân gồm sàn tầng điển hình (tầng 14), cầu thang bộ 2 vế, khung không gian (khung trục 5 và khung trục D), vách và lõi cứng thang máy.
  3. Nghiên cứu giải pháp kết cấu sàn rỗng nhẹ NEVO tại sàn tầng 3, phân tích mô hình và so sánh khối lượng vật liệu với phương án sàn phẳng truyền thống.
  4. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, tính toán sức chịu tải của cọc và thiết kế kết cấu móng cọc ly tâm ứng lực trước (D500) cho các đài móng cột giữa, cột biên, cột góc và móng lõi thang máy.
  5. Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công móng ép cọc và thiết kế kết cấu tường vây cừ thép Larsen chắn giữ hố đào sâu, mô phỏng chuyển vị và hệ số an toàn ổn định hố đào.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thiết kế kỹ thuật và tính toán kết cấu công trình Chung cư Sun Flower.
  • Phạm vi không gian: Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích mặt bằng 1.500 m² (kích thước hình học 50 m x 30 m) tại địa chỉ số 74 đường D2, Phường 25, Quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Quy mô công trình: Công trình dân dụng cấp II (theo Phụ lục G - TCXDVN 375:2006, 9 ≤ số tầng ≤ 19) với 1 tầng hầm (cao độ đáy sàn hầm -3.200 m, chiều cao tầng 3,0 m), 1 tầng trệt (chiều cao 4,2 m), 14 tầng lầu điển hình và 1 tầng mái (chiều cao mỗi tầng lầu 3,5 m, tầng mái cao 3,0 m). Tổng chiều cao công trình tính từ cốt ±0.000 m là +52,700 m.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 05/09/2019 đến ngày 03/02/2020. Hồ sơ sản phẩm bàn giao gồm 01 quyển thuyết minh, 01 tập phụ lục tính toán và 21 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (4 bản vẽ kiến trúc, 14 bản vẽ kết cấu, 3 bản vẽ nền móng).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp phương pháp mô hình hóa phần tử hữu hạn trên các phần mềm chuyên ngành.

Cơ sở văn bản pháp lý và tiêu chuẩn viện dẫn:

  • Căn cứ pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP ngày 06/02/2013 của Chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 quy định về tải trọng thường xuyên, hoạt tải sử dụng và áp lực gió tĩnh; TCXD 229:1999 chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió cho công trình cao trên 40 m; TCVN 9386:2012 quy định thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
  • Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và nền móng: TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép); TCVN 7888:2014 (Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước); TCXD 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình); TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi - thi công và nghiệm thu).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ tính toán:

  • Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM): Thiết lập mô hình không gian ba chiều phản ánh sự làm việc đồng thời của hệ thanh (cột, dầm) và hệ tấm vỏ (sàn, vách, lõi). Tác giả sử dụng phần mềm ETABS 9.2 để phân tích tĩnh học và động học toàn bộ công trình, xác định nội lực, chu kỳ, tần số và dạng dao động riêng phục vụ tính toán gió động và kháng chấn.
  • Phương pháp tính toán tải trọng gió động: Mô hình động học thanh công xôn nhiều khối lượng tập trung theo Phụ lục A - TCXD 229:1999. Khảo sát 17 dạng dao động đầu tiên trên mô hình ETABS; kết quả Mode 1 khống chế theo phương X và Mode 2 khống chế theo phương Y để tính lực quán tính và áp lực xung gió.
  • Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động (Response Spectrum Analysis): Áp dụng theo Mục 4.3 - TCVN 9386:2012 để tính toán tải trọng động đất thay thế cho phương pháp lực tĩnh tương đương (do chu kỳ dao động cơ bản của công trình không thỏa mãn điều kiện $T_1 \le 4 T_C$ và $T_1 \le 2,0$ s). Công trình có hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1,0$; cấp dẻo trung bình (DCM); hệ số ứng xử $q = 3,9$ tương ứng với hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung nhiều tầng nhiều nhịp; loại nền đất C. Quá trình phân tích được thực hiện trên phần mềm ETABS và ROBOT STRUCTURE.
  • Phương pháp thiết kế kết cấu cục bộ: Sử dụng phần mềm SAP2000 mô phỏng và kiểm tra bản thang, dầm thang 3D; phần mềm SAFE v12 phân tích nội lực, bố trí cốt thép và kiểm tra độ võng dài hạn của sàn tầng điển hình và sàn nhẹ NEVO; phần mềm PLAXIS mô phỏng số bài toán hố đào sâu, biến dạng của tường cừ thép Larsen và hệ số an toàn ổn định tổng thể.
  • Nguồn dữ liệu nghiên cứu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc và số liệu khảo sát địa chất công trình do cán bộ hướng dẫn cung cấp; số liệu khí tượng và phân vùng áp lực gió, phân vùng gia tốc nền của khu vực Quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Kiến trúc

Chương 1: Tổng quan kiến trúc

Chương 1 trình bày quy hoạch tổng mặt bằng, công năng và giải pháp kỹ thuật công trình Sun Flower. Công trình có diện tích xây dựng 1.500 m² (50 m x 30 m), mặt bằng hình chữ nhật. Tầng hầm đặt ở cao độ -3.000 m (cao trình sàn -3.200 m), bố trí bãi đỗ xe ô tô và xe máy với 4 ram dốc độ dốc $i = 20,5%$ tiếp cận từ mặt tiền đường D2. Tầng trệt cao 4,2 m được thiết kế làm trung tâm thương mại, hoàn thiện mặt ngoài bằng đá granite mắt rồng kết hợp kính phản quang hai lớp màu xanh lá dày 10,38 mm. Tầng 2 đến tầng 15 là căn hộ cao cấp với quy mô 12 căn hộ/tầng (diện tích căn hộ dao động từ 62 m² đến 100 m²), có bố trí giếng trời và hành lang giao thông rộng tối thiểu 2,0 m. Hệ thống giao thông đứng gồm 4 thang máy và 2 buồng thang bộ thoát hiểm. Mái bằng bê tông cốt thép đặt bể nước sinh hoạt và cứu hỏa. Chương này cũng nêu chi tiết giải pháp các hệ thống kỹ thuật: cấp điện 3 pha 380V/220V tần số 50 Hz; hệ thống cấp thoát nước sinh hoạt và nước mưa; hệ thống thông gió tự nhiên kết hợp cây xanh; hệ thống chiếu sáng; hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị họng nước vách tường và mỗi tầng đặt 4 bình CO2 MFZ4 (4 kg) chia làm 2 cụm; hệ thống chống sét và buồng thu rác tầng hầm dẫn từ các tầng.

Phần II: Kết cấu

Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình

Nội dung chương tập trung phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân và phần móng trên cơ sở các tiêu chuẩn hiện hành. Đối với kết cấu chịu lực theo phương đứng, tác giả so sánh hệ khung thuần túy, hệ tường chịu lực, hệ lõi cứng, hệ ống và hệ khung - vách/khung - lõi; từ đó lựa chọn hệ kết cấu khung - lõi bê tông cốt thép toàn khối (khung chịu tải trọng đứng, lõi chịu toàn bộ tải trọng ngang và tăng độ cứng công trình). Đối với kết cấu sàn, tác giả đánh giá ưu nhược điểm của hệ sàn sườn, sàn phẳng không dầm, sàn ứng lực trước và sàn bóng BubbleDeck; quyết định áp dụng giải pháp sàn nấm kết hợp dự ứng lực và sàn rỗng NEVO để vượt nhịp lưới cột 10 m x 10 m. Về phần móng, đồ án lựa chọn móng cọc ly tâm ứng suất trước do địa chất khu vực tương đối yếu. Vật liệu thiết kế được quy định thống nhất: bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17$ MPa; $R_{bt} = 1,2$ MPa; $E_b = 32.500$ MPa) cho kết cấu móng, cột, dầm, sàn, bể nước và cầu thang; vữa xi măng cát mác B5C; thép thanh tròn trơn đường kính $\varnothing < 10$ mm dùng nhóm AI ($R_s = R_{sc} = 225$ MPa; $R_{sw} = 175$ MPa; $E_s = 2,1 \times 10^5$ MPa); thép thanh vằn $\varnothing \ge 10$ mm dùng nhóm AIII ($R_s = R_{sc} = 365$ MPa; $R_{sw} = 290$ MPa; $E_s = 2,0 \times 10^5$ MPa). Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tuân thủ Điều 8 - TCVN 5574:2018 (sàn và tường: 15–20 mm; dầm: 20–25 mm; cột: 20–25 mm; móng: 35 mm khi có lót, 70 mm khi không có lót).

Chương 3: Tải trọng tác dụng lên công trình

Chương này xác định chi tiết các loại tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải: Tính toán trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo kiến trúc cho sàn tầng điển hình, sàn vệ sinh, sàn tầng trệt, sàn tầng hầm và sàn mái. Trọng lượng tường ngăn dày 100 mm và 200 mm được tính toán và quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên diện tích ô sàn ($q_{tuong} = Q_t / S$, đối với sàn điển hình có $Q_t = 207,1$ kN).
  • Hoạt tải sử dụng: Tra cứu theo TCVN 2737:1995 với sàn hầm (toàn phần tiêu chuẩn $4,0$ kN/m²; hệ số vượt tải $n = 1,2$); sảnh, hành lang, cầu thang ($3,0$ kN/m²; $n = 1,2$); phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn, vệ sinh ($1,5$ kN/m²; $n = 1,3$); ban công ($2,0$ kN/m²; $n = 1,2$); mái không sử dụng ($0,75$ kN/m²; $n = 1,3$).
  • Sơ bộ kích thước tiết diện: Chiều dày bản sàn tầng điển hình chọn $h_s = 120$ mm; sàn tầng 1 chọn $h_s = 120$ mm; dầm chính nhịp 10 m chọn tiết diện $b \times h = 300 \times 700$ mm; dầm phụ chọn $300 \times 500$ mm.
  • Tải trọng gió: Công trình cao 52,7 m nằm tại TP.HCM thuộc vùng gió II, địa hình A. Áp lực gió tĩnh tính theo TCVN 2737:1995 với $W_0 = 0,83$ kN/m² (vùng II), hệ số khí động $c_{day} = +0,8$ và $c_{hut} = -0,6$, hệ số tin cậy $n = 1,2$. Thành phần động của tải trọng gió được tính toán theo TCXD 229:1999 thông qua 17 mode dao động xuất từ ETABS; tần số giới hạn $f_L = 1,3$ Hz. Chu kỳ dao động riêng Mode 1 là $T_1 = 1,5659$ s ứng với tần số $f_1 = 0,6386$ Hz ($< f_L$), do đó chỉ cần tính thành phần động cho Mode 1 theo phương X và Mode 2 theo phương Y.
  • Tải trọng động đất: Tính theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi (TCVN 9386:2012). Địa điểm Bình Thạnh có gia tốc nền quy đổi $a_{gR0} = 0,0727$; đất nền loại C có các tham số phổ $S = 1,2$, $T_B = 0,2$ s, $T_C = 0,6$ s, $T_D = 2,0$ s. Gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,037g$, hệ số ứng xử $q = 3,9$. Mô hình hóa dao động riêng trên ETABS xác định các dạng dao động tịnh tiến phương X (Mode 1), tịnh tiến phương Y (Mode 2) và xoắn (Mode 3).

Chương 4: Thiết kế cầu thang bộ

Thiết kế cầu thang bộ dạng hai vế chịu tải trọng bản thân, tĩnh tải hoàn thiện và hoạt tải $3,0$ kN/m². Mô hình hóa hình học và phân tích nội lực bản thang, dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ bằng phần mềm SAP2000. Tính toán diện tích cốt thép dọc chịu mô-men uốn và kiểm tra điều kiện độ võng của bản thang theo tiêu chuẩn hiện hành.

Chương 5: Thiết kế sàn tầng điển hình

Thiết lập mô hình sàn tầng 14 bằng SAFE v12. Khai báo tải trọng thường xuyên, tải trọng tường quy đổi và các trường hợp hoạt tải xen kẽ. Kiểm tra ứng suất trong bản sàn, phân tích dải Strip để tính toán cốt thép nhịp và cốt thép gối. Kiểm tra biến dạng, nứt và độ võng dài hạn của sàn bê tông cốt thép dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng sử dụng.

Chương 6: Thiết kế khung

Xây dựng mô hình tính toán khung không gian chịu các tổ hợp tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất). Phân tích, kiểm tra các điều kiện sử dụng công trình như chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng tương đối. Tiến hành tính toán và bố trí cốt thép cho cột chịu nén uốn xiên, dầm chịu uốn - cắt cho hai khung đại diện là khung trục 5 và khung trục D.

Chương 7: Thiết kế vách lõi

Gán nhãn phần tử vách (Pier) và dầm lanh tô nối vách (Spandrel) trong mô hình ETABS để trích xuất nội lực dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng kháng chấn và tải gió. Tính toán cốt thép dọc chịu nén uốn cho phần tử Pier theo biểu đồ tương tác, kiểm tra khả năng chịu lực mặt cắt ngang và bố trí cốt thép đai, cốt thép phân bố ngang. Tính toán cốt thép chịu uốn và cốt thép đai chịu cắt cho dầm lanh tô thang máy (phần tử Spandrel); xuất quy cách triển khai bản vẽ thi công.

Chương 8: Tính toán và thiết kế móng

Đánh giá điều kiện địa chất công trình qua hình trụ lỗ khoan, xác định các lớp đất nền và ảnh hưởng của mực nước ngầm. Lựa chọn giải pháp móng sâu sử dụng cọc ly tâm ứng lực trước D500. Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc đơn theo điều kiện cường độ vật liệu và theo chỉ tiêu cơ lý, chỉ tiêu cường độ của đất nền (TCVN 7888:2014) cũng như theo chỉ số SPT. Kiểm tra cọc dưới điều kiện vận chuyển, cẩu lắp. Thiết kế chi tiết các đài cọc chịu tải trọng chân cột từ mô hình tầng trên:

  • Móng cột giữa M1, móng cột biên M2, M3, M4, móng cột góc M5 và móng lõi thang máy M6.
  • Quy trình kiểm tra cho từng móng gồm: xác định số lượng cọc; bố trí tim cọc trong đài; kiểm tra tải trọng tác dụng lên từng cọc trong nhóm cọc ($P_{max} \le 1,2 P_{tk}$, $P_{tc} \le P_{tk}$); kiểm tra đâm thủng đài cọc; kiểm tra lực cắt; kiểm tra áp lực tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước ($P_{tb} \le R_{tc}$, $P_{max} \le 1,2 R_{tc}$); tính toán độ lún móng quy ước ($S \le S_{gh}$); kiểm tra lún lệch giữa các móng lân cận và tính toán diện tích cốt thép đài móng theo hai phương.

Chương 9: Thiết kế sàn rỗng, nhẹ NEVO

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sàn rỗng NEVO sử dụng các hộp nhựa tái chế đặt vào vùng bê tông không tham gia chịu lực nhằm giảm tĩnh tải bản sàn tại tầng 3. Thiết lập mô hình phân tích kết cấu sàn bằng SAFE v12, xác định nội lực dầm I/T tạo bởi hệ hộp NEVO, tính toán cốt thép lớp trên, cốt thép lớp dưới và kiểm tra cắt. Lập bảng so sánh khối lượng bê tông và cốt thép giữa phương án sàn NEVO và sàn phẳng bê tông cốt thép truyền thống, chứng minh hiệu quả giảm tải trọng thẳng đứng truyền xuống cột và móng.

Chương 10: Thiết kế biện pháp thi công móng điển hình

Trình bày quy trình tổ chức thi công phần móng của công trình:

  • Biện pháp thi công ép cọc: Lựa chọn máy ép cọc thủy lực, tính toán khung ép và đối trọng phục vụ ép cọc ly tâm D500 đảm bảo lực ép thiết kế $P_{ep,min}$ và $P_{ep,max}$; bố trí tổng mặt bằng thi công cọc ép và đường di chuyển máy ép.
  • Biện pháp thi công ép cừ thép và công tác đào đất: Biện pháp ép hạ hàng cừ Larsen tạo tường vây bảo vệ hố móng; chia đợt đào đất hố móng tầng hầm kết hợp hệ thống tiêu nước bề mặt và thoát nước ngầm.

Chương 11: Thiết kế tường vây

Nội dung chương tập trung thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào sâu phục vụ thi công 1 tầng hầm:

  • Lựa chọn phương án chắn giữ hố đào bằng hệ tường cừ Larsen liên kết thanh giằng/văng chống.
  • Tổng hợp bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền và xác định các thông số hình học, đặc tính chịu lực của cừ Larsen.
  • Khai báo phụ tải bề mặt xung quanh miệng hố đào (load surcharge) và điều kiện mực nước ngầm.
  • Thiết lập mô hình bài toán phẳng trong phần mềm địa kỹ thuật PLAXIS để mô phỏng lần lượt các giai đoạn thi công tầng hầm (ép cừ, hạ mực nước ngầm, đào đất giai đoạn 1, lắp đặt hệ văng chống, đào tiếp đến cao trình đáy đài móng).
  • Trích xuất kết quả phân tích: biểu đồ chuyển vị ngang của tường cừ qua từng bước đào đất, nội lực mô-men trong cừ và đánh giá hệ số an toàn ổn định tổng thể của hố đào.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ khối lượng tính toán cho công trình quy mô 1 hầm và 16 tầng nổi, đưa ra các số liệu kỹ thuật cụ thể đã được kiểm chứng qua các tiêu chuẩn xây dựng:

Hạng mục thông số Giá trị kỹ thuật xác định trong đồ án
Quy mô công trình 1 tầng hầm + 1 trệt + 15 tầng lầu + 1 tầng mái; Chiều cao +52,700 m
Diện tích mặt bằng 50 m x 30 m = 1.500 m²; Lưới cột điển hình nhịp 10 m x 10 m
Cấp công trình Cấp II (theo TCXDVN 375:2006)
Cấp độ bền bê tông B30 ($R_b = 17$ MPa; $R_{bt} = 1,2$ MPa; $E_b = 32.500$ MPa)
Nhóm cốt thép Thép AI ($\varnothing < 10$ mm: $R_s = 225$ MPa); Thép AIII ($\varnothing \ge 10$ mm: $R_s = 365$ MPa)
Chiều dày sàn Sàn tầng điển hình $h_s = 120$ mm; sàn tầng trệt $h_s = 120$ mm
Tiết diện dầm Dầm chính: $300 \times 700$ mm; Dầm phụ: $300 \times 500$ mm
Tải trọng gió Vùng II, dạng địa hình A; Áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83$ kN/m²; $c_{day} = +0,8$, $c_{hut} = -0,6$
Dao động động học Khảo sát 17 Mode; Mode 1 ($T_1 = 1,5659$ s, dao động X); Mode 2 ($T_2$, dao động Y)
Gia tốc nền động đất $a_{gR0} = 0,0727$; Đất nền loại C; Gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,037g$; Hệ số ứng xử $q = 3,9$
Giải pháp móng Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước D500; 6 loại đài móng (M1 đến M6)
Chắn giữ hố đào Tường cừ thép Larsen mô phỏng trên phần mềm PLAXIS

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

  • Về kết cấu phần thân: Kiến nghị sử dụng hệ khung bê tông kết hợp vách lõi thang máy đặt ở trung tâm mặt bằng nhằm tăng cường độ cứng chống xoắn và giảm thiểu dao động ngang do gió động và động đất.
  • Về giải pháp sàn vượt nhịp: Ứng dụng giải pháp sàn rỗng nhẹ NEVO giúp giảm trọng lượng bản thân sàn bê tông, từ đó làm giảm lực dọc truyền xuống cột và móng, mang lại hiệu quả tiết kiệm vật liệu đối với các bước cột lớn (10 m).
  • Về biện pháp thi công hố đào: Áp dụng tường cừ Larsen kết hợp văng chống và hạ mực nước ngầm có kiểm soát, phân tích bài toán chuyển vị ngang trên PLAXIS nhằm bảo đảm an toàn ổn định hố đào và không gây lún sụt cho các công trình lân cận tại khu vực đường D2.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án: Đồ án đã tổng hợp đồng bộ quy trình thiết kế công trình cao tầng theo chuỗi tiêu chuẩn mới của Việt Nam (đặc biệt là TCVN 5574:2018 cho bê tông cốt thép và TCVN 9386:2012 cho kháng chấn). Tác giả đã kết nối thành công quy trình mô hình hóa số giữa nhiều phần mềm chuyên dụng (ETABS, SAP2000, SAFE, PLAXIS), giải quyết trọn vẹn từ thiết kế cấu kiện kết cấu phần thân, chuyên đề sàn nhẹ NEVO đến bài toán địa kỹ thuật thi công móng và hố đào sâu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Do giới hạn thời gian thực hiện của đồ án tốt nghiệp, tác giả tập trung tính toán chi tiết cho các cấu kiện điển hình mang tính đại diện (sàn tầng 14, sàn NEVO tầng 3, khung không gian trục 5 và trục D, vách lõi thang máy, móng M1 đến M6), chưa mô hình hóa và triển khai chi tiết cốt thép cho toàn bộ các khung trục còn lại.
  • Dữ liệu địa chất công trình dựa trên số liệu lỗ khoan khảo sát do cán bộ hướng dẫn cung cấp, việc đánh giá điều kiện địa chất thủy văn và mực nước ngầm chưa được đo đạc quan trắc biến động theo mùa thực tế tại hiện trường.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Tiến hành tối ưu hóa diện tích cốt thép và tiết diện cấu kiện cột, dầm thay đổi linh hoạt theo chiều cao công trình để nâng cao hơn nữa hiệu quả kinh tế.
  • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu vách lõi bê tông cốt thép chịu tải trọng động đất theo phương pháp phân tích lịch sử thời gian (Time-history analysis).
  • Bổ sung công tác quan trắc thực tế độ võng sàn NEVO dài hạn và quan trắc chuyển vị ngang của tường vây cừ Larsen trong suốt quá trình đào đất ngoài công trường.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Sun Flower" là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học như Bê tông cốt thép 2, Nền móng, Thi công công trình cao tầng.
  • Các kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu mẫu chuẩn mực về trình tự tính toán tải trọng động học công trình cao tầng (thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 và tải trọng động đất theo phổ phản ứng TCVN 9386:2012).
  • Cán bộ kỹ thuật quan tâm đến phương pháp thiết kế cấu kiện vách lõi (Pier, Spandrel) trong ETABS, ứng dụng SAFE trong phân tích sàn rỗng NEVO và kỹ thuật mô phỏng hố đào sâu bằng PLAXIS.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và diện tích xây dựng của công trình Chung cư Sun Flower là bao nhiêu?

Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích mặt bằng 1.500 m² (kích thước hình học 50 m x 30 m) tại số 74 D2, Phường 25, Quận Bình Thạnh, TP.HCM. Công trình gồm 1 tầng hầm (cao độ -3.200 m, cao 3,0 m), 1 tầng trệt (cao 4,2 m), 14 tầng lầu (mỗi tầng cao 3,5 m) và 1 tầng mái (cao 3,0 m), tổng chiều cao công trình tính từ cốt ±0.000 m là +52,700 m.

2. Các loại vật liệu chính được quy định sử dụng cho kết cấu công trình gồm những gì?

Tác giả quy định sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17$ MPa; $R_{bt} = 1,2$ MPa; $E_b = 32.500$ MPa) cho các cấu kiện móng, cột, dầm, sàn, bể nước và cầu thang; vữa xây tô mác B5C; cốt thép đường kính $\varnothing < 10$ mm dùng nhóm AI ($R_s = R_{sc} = 225$ MPa); cốt thép dọc $\varnothing \ge 10$ mm dùng nhóm AIII ($R_s = R_{sc} = 365$ MPa; $R_{sw} = 290$ MPa; $E_s = 2,0 \times 10^5$ MPa).

3. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán tải trọng động đất cho công trình?

Do chu kỳ dao động riêng của công trình không thỏa mãn điều kiện áp dụng phương pháp lực tĩnh tương đương ($T_1 \le 4 T_C$ và $T_1 \le 2,0$ s), tác giả sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động theo TCVN 9386:2012 với sự trợ giúp của ETABS và ROBOT STRUCTURE. Các thông số đầu vào chính gồm: đất nền loại C ($S = 1,2$; $T_C = 0,6$ s; $T_D = 2,0$ s); hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1,0$; gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,037g$; hệ số ứng xử $q = 3,9$ (cấp dẻo trung bình DCM, hệ hỗn hợp tương đương khung).

4. Tác giả đã lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực nào cho phần thân và phần móng?

Hệ kết cấu chịu lực phần thân là hệ khung - lõi bê tông cốt thép toàn khối (khung chịu tải trọng đứng, lõi vách trung tâm chịu tải trọng ngang và tăng độ cứng). Kết cấu sàn sử dụng sàn nấm kết hợp dự ứng lực và chuyên đề sàn rỗng nhẹ NEVO nhịp 10 m. Phần móng sử dụng giải pháp móng sâu cọc ly tâm ứng lực trước D500 ép vào tầng đất tốt.

5. Những phần mềm kỹ thuật nào được áp dụng trong quá trình tính toán đồ án?

Đồ án sử dụng phối hợp 4 phần mềm kỹ thuật chuyên dụng: ETABS 9.2 (mô hình không gian 3D, phân tích nội lực khung, vách lõi, tính toán gió động và động đất), SAP2000 (mô hình 3D và tính toán cầu thang bộ), SAFE v12 (phân tích nội lực, tính thép và kiểm tra độ võng dài hạn sàn tầng điển hình và sàn NEVO), và PLAXIS (mô phỏng bài toán biến dạng, chuyển vị tường cừ Larsen và độ ổn định hố đào).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Sun Flower" của sinh viên Nguyễn Thanh Quý là một công trình học thuật hoàn chỉnh thuộc ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, giải quyết toàn diện các khía cạnh kỹ thuật từ kiến trúc đến kết cấu và thi công của một chung cư cao tầng hiện đại quy mô 16 tầng nổi và 1 tầng hầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã vận dụng nghiêm túc hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành cùng các công cụ mô hình hóa số tiên tiến (ETABS, SAFE, SAP2000, PLAXIS) để kiểm soát các chỉ tiêu an toàn chịu lực dưới tác động của tải trọng đứng, gió động và động đất. Đồng thời, việc nghiên cứu chuyên đề sàn rỗng nhẹ NEVO và biện pháp thi công hố đào cừ Larsen đã gia tăng tính thực tiễn và tính hiện đại cho đồ án, cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết và đáng tin cậy cho sinh viên cũng như kỹ sư trong lĩnh vực xây dựng công trình dân dụng.