Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp trình bày giải pháp thiết kế kiến trúc, phân tích kết cấu và biện pháp kỹ thuật thi công cho công trình khu căn hộ cao tầng Saigon Riverside Complex, thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Phong Nguyên (ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Duy Kiên.

Bối cảnh thực tế của đề tài xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số nhanh chóng tại Thành phố Hồ Chí Minh dẫn đến nhu cầu nhà ở tăng cao, trong khi quỹ đất đô thị ngày càng khan hiếm. Việc đầu tư xây dựng các khu chung cư cao tầng hiện đại nhằm thay thế nhà ở thấp tầng truyền thống là giải pháp kỹ thuật cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất. Công trình Saigon Riverside Complex được định hướng là tổ hợp cao tầng tích hợp đầy đủ tiện nghi, cảnh quan và hạ tầng kỹ thuật đồng bộ phục vụ nhu cầu làm việc, sinh sống của cư dân.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác lập theo 4 nội dung cụ thể:

  1. Kiến trúc: Thể hiện và hoàn thiện hệ thống hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình.
  2. Kết cấu phần thân: Xây dựng mô hình không gian, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế cốt thép cho sàn tầng điển hình, cầu thang bộ điển hình và hệ khung không gian chịu lực (dầm, cột, vách, lõi).
  3. Kết cấu phần ngầm: Mô hình hóa, phân tích, tính toán thiết kế móng cọc khoan nhồi và bể nước ngầm.
  4. Thi công và an toàn lao động: Tính toán thiết kế hệ thống cốp pha cho các cấu kiện chịu lực chính và lập biện pháp kỹ thuật an toàn lao động trong quá trình thi công.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tòa nhà hỗn hợp bê tông cốt thép toàn khối Saigon Riverside Complex.
  • Phạm vi không gian: Công trình tọa lạc tại Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh. Khu vực có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Đông Nam Bộ, chia làm hai mùa mưa - khô rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm 26°C - 27°C, lượng mưa trung bình hàng năm từ 1800 mm đến 2000 mm, độ ẩm trung bình 76% - 80%.
  • Quy mô công trình: Công trình dân dụng Cấp II (theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD của Bộ Xây dựng). Tòa nhà gồm 17 tầng nổi và 02 tầng hầm; chiều cao phần nổi là 56,2 m; chiều cao tầng hầm 1 và hầm 2 là 3,3 m; chiều cao tầng điển hình (tầng 1 đến tầng 15) là 3,3 m.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở pháp lý và quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong đồ án bao gồm:

  • Văn bản pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình; Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý chất lượng công trình xây dựng; Thông tư số 06/2021/TT-BXD quy định về phân cấp công trình xây dựng.
  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió); QCVN 02/2022/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng).
  • Tiêu chuẩn kết cấu và nền móng: TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất); TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình); TCVN 9153:2012 (Công trình thủy lợi – Phương pháp chỉnh lý kết quả thí nghiệm đất); Eurocode 2 (EN 1992-1-1:2004) dùng để quy đổi và kiểm tra độ võng dài hạn của sàn; Tiêu chuẩn Viện kiến trúc Nhật Bản (AIJ 1988) dùng tính toán sức chịu tải cọc theo SPT; QCVN 06:2010/BXD về an toàn cháy cho nhà và công trình; TCVN 4453:1995 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – quy phạm thi công và nghiệm thu.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô phỏng hệ kết cấu không gian 3D để xác định dao động riêng, chu kỳ, dạng dao động và nội lực dưới tác động của các tổ hợp tải trọng tĩnh, hoạt tải, gió động và động đất.
  • Phương pháp phổ phản ứng dao động: Phân tích và phân phối lực cắt đáy động đất lên các tầng công trình theo TCVN 9386:2012.
  • Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến/dài hạn: Đánh giá võng nứt sàn có xét đến từ biến và co ngót theo tiêu chuẩn Eurocode 2 kết hợp TCVN 5574:2018.
  • Phương pháp mô hình nền đàn hồi (Winkler): Gán các lò xo nền với hệ số phản lực nền $k_s$ để phân tích bể nước ngầm dưới lòng đất.
  • Hệ thống phần mềm tính toán và triển khai: ETABS v17 (phân tích tổng thể hệ khung 3D và cầu thang), SAFE v12 (phân tích nội lực và biến dạng dải strip sàn tầng điển hình), SAP2000 (mô hình hóa 3D bể nước ngầm), AutoCAD 2020 (triển khai chi tiết bản vẽ kỹ thuật).

Nguồn dữ liệu đầu vào:

  • Hồ sơ thiết kế kiến trúc công trình Saigon Riverside Complex do Giảng viên hướng dẫn cung cấp.
  • Hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại địa điểm xây dựng (Quận 7, TP. Hồ Chí Minh).
  • Catalogue kỹ thuật của nhà sản xuất thang máy Thiên Nam (loại P15-CO60), ván khuôn phủ phim TEKCOM và thép hộp Hòa Phát.

Thông số cơ lý của vật liệu xây dựng sử dụng:

Cấu kiện Cấp bền bê tông / Loại thép Đặc tính tính toán ($R_b, R_{bt}, R_s, R_{sc}, R_{sw}, E_s$)
Cọc, tường vây, đài móng, dầm, cột, sàn, vách Bê tông B30 (cấp chống thấm W12) $R_b = 17\text{ MPa}$; $R_{bt} = 1,4\text{ MPa}$
Bê tông lót đáy móng, bể ngầm Bê tông B7.5 Bê tông đệm chống mất nước xi măng
Thép chủ sàn, dầm, cầu thang, vách, cột Cốt thép CB400-V $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$; $R_{sw} = 280\text{ MPa}$; $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$
Thép đài móng Cốt thép CB500-V $R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$; $R_{sw} = 300\text{ MPa}$; $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$
Thép đai dầm ($\le 10\text{ mm}$) Cốt thép CB300-T $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$; $R_{sw} = 210\text{ MPa}$; $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép chịu lực: cọc và đài móng chọn 50 mm; kết cấu tiếp xúc với đất có bê tông lót chọn 35 mm; dầm chọn 25 mm; cột, vách, lõi chọn 40 mm; bản sàn và cầu thang chọn 15 mm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này mô tả công năng, vị trí và các hệ thống kỹ thuật phục vụ tòa nhà:

  • Quy mô hình học: Tòa nhà gồm 17 tầng nổi, 02 tầng hầm dùng để xe và bố trí phòng kỹ thuật, chiều cao đỉnh khối nổi là 56,2 m. Chiều cao thông thủy tầng điển hình căn hộ là 3,3 m.
  • Giải pháp kỹ thuật công trình: Nguồn cấp điện lấy từ lưới điện thành phố kết hợp máy phát điện dự phòng; hệ thống thoát nước thu gom dẫn về bể ngầm hầm 1 kết hợp trạm bơm tăng áp và bể mái; hệ thống PCCC sử dụng vật liệu bê tông chịu lửa kết hợp thang thoát hiểm kín và bình khí $\text{CO}_2$; hệ thống thu gom rác bố trí ống đứng dẫn về phòng chứa rác tại hầm; giao thông theo phương đứng gồm hệ thống cầu thang bộ và thang máy chở người hiệu Thiên Nam.

Chương 2. Tổng quan kết cấu công trình

Nội dung chương trình bày nguyên tắc xác định phương án kết cấu và kích thước tiết diện sơ bộ:

  • Nguyên tắc bố trí: Giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang; liên kết chân cột, vách cứng vào đài móng ngàm chặt; chuyển vị ngang tại mỗi sàn đồng đều. Bố trí vách và lõi cứng đối xứng để tâm cứng $R$ tiệm cận tâm khối lượng $M$, hạn chế xoắn công trình. Độ cứng của tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng tầng dưới kề nó; độ giảm độ cứng qua 3 tầng liên tiếp không vượt quá 50%.
  • Lựa chọn phương án: Hệ kết cấu chịu tải đứng là sàn dầm toàn khối (kích thước ô sàn lớn nhất $11\text{ m} \times 9\text{ m}$); hệ kết cấu chịu lực ngang là hệ cột – vách – lõi bê tông cốt thép.
  • Sơ bộ tiết diện cấu kiện:
    • Chiều dày sàn căn hộ: $h_s = 180\text{ mm}$ (dựa trên nhịp cạnh ngắn $L_1 = 10000\text{ mm}$ và công thức kinh nghiệm).
    • Tiết diện dầm: Dầm chính $b \times h = 400 \times 650\text{ mm}$ (khống chế chiều cao thông thủy $\ge 3\text{ m}$); dầm phụ và dầm môi chọn $400 \times 500\text{ mm}$.
    • Tiết diện vách, lõi thang máy: Chiều dày vách $h_v \ge 150\text{ mm}$ và $h_v \ge h_t/20$; tổng diện tích mặt cắt ngang vách lõi $F_{VL} \ge 0,015 F_{ST}$.
    • Tiết diện cột: Thay đổi theo chiều cao từ $900 \times 900\text{ mm}$ và $1200 \times 1200\text{ mm}$ (khối hầm đến tầng 3), giảm dần xuống $800 \times 800\text{ mm}$ và $1000 \times 1000\text{ mm}$ (tầng 4 đến 7), $700 \times 700\text{ mm}$ và $800 \times 800\text{ mm}$ (tầng 8 đến 11), và $600 \times 600\text{ mm}$ (tầng 12 đến sân thượng).

Chương 3. Tải trọng và tác động

Xác định toàn bộ các loại tải trọng tác dụng theo tiêu chuẩn hiện hành:

  • Tĩnh tải: Tính toán theo trọng lượng riêng và chiều dày từng lớp vật liệu. Tĩnh tải hoàn thiện không kể bản bê tông cốt thép của sàn tầng điển hình là $1,85\text{ kN/m}^2$; sàn tầng trệt là $1,85\text{ kN/m}^2$; sàn tầng hầm là $1,85\text{ kN/m}^2$; sàn sân thượng có lớp tạo dốc và chống thấm là $2,70\text{ kN/m}^2$. Tải tường xây gạch dày 100 mm và 200 mm phân bố lên dầm và sàn.
  • Hoạt tải sử dụng: Tra cứu theo TCVN 2737:2023 (nhà để xe: $1,2/6\text{ kN/m}^2$; phòng sinh hoạt: $0,95/1,6\text{ kN/m}^2$; hành lang, thang bộ: $1,2/3\text{ kN/m}^2$; mái có sử dụng: $0,95/1,6\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng thang máy: Loại P15-CO60, tải tập trung góc giếng thang tại tầng mái $R_m = 33\text{ kN}$, tại đáy hầm $R_h = 43,25\text{ kN}$.
  • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Địa hình dạng C, vùng áp lực gió II với $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$. Áp lực gió 3s chu kỳ lặp 10 năm $W_{3s,10} = 80,94\text{ daN/m}^2$ (với hệ số chuyển đổi $\gamma_T = 0,852$). Vận tốc gió $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Tần số dao động riêng thứ nhất theo phương X $n_{1\text{-}x} = 0,637\text{ Hz}$, theo phương Y $n_{1\text{-}y} = 0,469\text{ Hz}$. Hệ số hiệu ứng giật tính toán: phương X đạt $G_{f\text{-}x} = 0,848$; phương Y đạt $G_{f\text{-}y} = 0,892$.
  • Tải trọng động đất: Phân tích theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng, xác định lực cắt đáy và phân phối lực chấn động lên từng tầng theo các dạng dao động cơ bản (Mode 1 phương Y, Mode 3 phương X).

Chương 4. Kiểm tra trạng thái giới hạn II

Đánh giá an toàn và khả năng sử dụng của công trình trong mô hình ETABS:

  • Kiểm tra ổn định chống lật tổng thể công trình dưới tác dụng của tải trọng ngang.
  • Kiểm tra gia tốc đỉnh nhằm bảo đảm tiện nghi sinh hoạt của cư dân.
  • Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình: Chuyển vị đỉnh dưới tải trọng gió lớn nhất theo phương X là 10,8 mm và theo phương chấn động động đất lớn nhất là 6,4 mm, thỏa mãn giới hạn cho phép $H/500$.
  • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng (drift) dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất, bảo đảm không gây nứt vỡ kết cấu bao che và biến dạng phi đàn hồi mất kiểm soát.
  • Kiểm tra hiệu ứng $P\text{-}\Delta$: Các hệ số độ nhạy thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn, không cần xét đến ảnh hưởng bậc hai nghiêm trọng.

Chương 5. Thiết kế cầu thang bộ điển hình

Phân tích và tính toán bộ phận kết cấu phụ trợ:

  • Sơ đồ kết cấu: Cầu thang hai vế dạng bản nghiêng đổ toàn khối kết hợp bản chiếu nghỉ, chiếu tới gác lên dầm thang và tường chịu lực.
  • Xác định tải trọng: Tĩnh tải các lớp đá hoa cương, vữa lót, bậc xây gạch, bản bê tông cốt thép nghiêng; hoạt tải sử dụng trên vế thang và chiếu nghỉ theo TCVN 2737:2023.
  • Tính toán nội lực và cốt thép: Tách sơ đồ phẳng, phân tích biểu đồ mô men và lực cắt, tính toán bố trí cốt thép bản chịu uốn và dầm thang theo TCVN 5574:2018.

Chương 6. Thiết kế sàn tầng điển hình

Phân tích hệ thống sàn bê tông cốt thép tầng căn hộ:

  • Mô hình hóa trong SAFE: Sàn dày 180 mm được chia lưới phần tử hữu hạn và tích hợp hệ thống dải strip theo hai phương X, Y.
  • Kiểm tra độ võng đàn hồi ban đầu từ phần mềm.
  • Tính toán diện tích cốt thép lớp trên (mô men âm gối) và lớp dưới (mô men dương nhịp) theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 từ giá trị mô men thiết kế dải strip.
  • Kiểm tra biến dạng toàn phần: Tính toán độ võng dài hạn có xét đến hiện tượng hình thành vết nứt, co ngót và từ biến của bê tông bằng phương pháp tính tay và phân tích phi tuyến nứt dài hạn bằng SAFE theo tiêu chuẩn Eurocode 2-2004. Kết quả độ võng dài hạn nằm trong giới hạn cho phép $[f] = L/250$.

Chương 7. Thiết kế khung

Tính toán các cấu kiện chịu lực chính của khối tháp:

  • Dầm khung tầng điển hình 15: Phân tích đường bao mô men và lực cắt dầm MBX1; tính toán cốt thép dọc chịu mô men dương, mô men âm, cốt đai chịu cắt theo TCVN 5574:2018; tính toán chiều dài neo nối cốt thép.
  • Cột chịu lực: Thiết kế cột C-1 dưới tác dụng của tổ hợp nén uốn xiên bất lợi nhất (Comb6); tính toán hàm lượng cốt thép và bố trí thép dọc, thép đai tăng cường.
  • Lõi vách thang máy: Tính toán phần tử vách CW-1 (CW-1-1) tại vị trí chân vách tầng hầm 1 theo tổ hợp nội lực Comb2; kiểm tra khả năng chịu lực nén, uốn trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng vách.

Chương 8. Thiết kế móng

Thiết kế kết cấu móng cọc khoan nhồi sâu vào địa tầng:

  • Đánh giá địa chất: Công trình xây dựng trên nền địa chất phức tạp tại Quận 7 gồm các lớp bùn sét yếu bên trên và tầng cát, sét cuội sỏi chịu lực ở tầng sâu.
  • Phương án móng: Móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$, bê tông cấp độ bền B30, cốt thép chủ CB500-V.
  • Xác định sức chịu tải cọc đơn:
    • Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo cường độ đất nền (Phụ lục G2, TCVN 10304:2014).
    • Tính toán sức kháng thân và mũi theo số đập tiêu chuẩn SPT (tiêu chuẩn Viện kiến trúc Nhật Bản 1988).
    • Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu bê tông cốt thép B30.
  • Xác định độ cứng cọc đơn: Thiết lập ma trận độ cứng phục vụ liên kết đàn hồi móng - kết cấu.
  • Thiết kế đài móng đại diện: Tính toán thiết kế đài móng M1, M2, M3, M6; kiểm tra phản lực đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất; kiểm tra áp lực dưới đáy khối móng quy ước; tính độ lún móng quy ước theo phương pháp cộng lún từng lớp; kiểm tra điều kiện chọc thủng đài móng, kiểm tra chống cắt, kiểm tra cọc chịu tải ngang và tính cốt thép đài móng.

Chương 9. Thiết kế bể nước ngầm

Tính toán kết cấu ngầm chịu tác động đồng thời của đất và nước:

  • Kích thước hình học và vật liệu: Đặt tại hầm 1, bê tông B30 chống thấm W12, thép CB400-V.
  • Mô hình phân tích 3D: Thiết lập mô hình không gian trong SAP2000, gán các liên kết lò xo đất nền có hệ số phản lực $k_s$.
  • Xác định tải trọng và tổ hợp: Áp lực tĩnh của đất (DAT1, DAT2), áp lực nước chứa đầy trong bể (NUOC CHUA), áp lực thủy tĩnh của nước ngầm (NUOC NGAM 1, NUOC NGAM 2), hoạt tải bản nắp (HT). Thiết lập các tổ hợp bao mô men lớn nhất và nhỏ nhất ($M_{\max}, M_{\min}$) tại bản nắp, bản thành và bản đáy.
  • Kiểm tra an toàn: Kiểm tra điều kiện ổn định chống đẩy nổi của bể ngầm dưới mực nước ngầm cao nhất; tính toán cốt thép chịu uốn và lực dọc kéo/nén cho bản nắp, bản thành, bản đáy; kiểm tra bề rộng khe nứt cho bản thành và bản đáy; tính lún đàn hồi của đáy bể.

Chương 10. Công tác cốp pha

Thiết kế hệ khuôn đúc bê tông cho kết cấu toàn khối theo TCVN 4453:1995:

  • Lựa chọn chủng loại: Ván khuôn gỗ ép phủ phim TEKCOM; hệ thống sườn đứng, sườn ngang bằng thép hộp Hòa Phát; cây chống đơn thép điều chỉnh chiều cao.
  • Số liệu tính toán: Tải trọng đứng (trọng lượng bê tông mới đổ, cốt thép, người và thiết bị thi công, tải chấn động); tải trọng ngang (áp lực ngang của hỗn hợp bê tông ướt mới đổ, tải rung đầm).
  • Kiểm tra kỹ thuật:
    • Cốp pha đài móng M2 (kích thước $4500 \times 4500 \times 2000\text{ mm}$): Tính toán ván khuôn thành, sườn ngang, sườn đứng và thanh chống nghiêng.
    • Cốp pha vách W-1 (dày 300 mm, cao 3300 mm): Tính toán ván vách, sườn ngang, sườn đứng, ty giằng và chống xiên.
    • Cốp pha dầm ($400 \times 600\text{ mm}$) và sàn: Tính ván đáy, ván thành, sườn đỡ, xà gồ và cây chống chịu lực.
    • Cốp pha cột ($800 \times 800\text{ mm}$): Tính toán ván khuôn, kiểm tra sườn đứng, tính toán gông cột thép hộp, ty giằng và cây chống xiên định vị.

Chương 11. An toàn lao động khi thi công

Biện pháp bảo đảm an toàn kỹ thuật trên công trường xây dựng:

  • Xử lý sự cố trong thi công cọc khoan nhồi: Biện pháp khắc phục sụt lún vách hố khoan; xử lý sự cố rơi gầu hoặc kẹt nắp đáy gầu khoan; giải pháp xử lý rơi lồng thép hoặc trồi lồng thép trong quá trình đổ bê tông bằng ống tremie; xử lý sự cố tắc ống đổ bê tông ngầm; giải pháp kỹ thuật khi mũi khoan gặp dị vật, đá mồ côi hoặc tầng đất cứng bất thường.
  • An toàn công tác đào đất: Biện pháp kỹ thuật khi đào đất tầng hầm bằng máy đào gầu nghịch kết hợp đào tỉa thủ công cục bộ.
  • An toàn thi công bê tông đài móng và phần thân: Quy trình an toàn trong lắp dựng và tháo dỡ giàn giáo định hình; an toàn gia công, lắp dựng ván khuôn; an toàn uốn, cắt, lắp dựng cốt thép; quy trình thi công đổ và đầm bê tông khối lớn; chế độ bảo dưỡng ẩm bê tông; quy định về thời gian và trình tự tháo dỡ cốp pha chịu lực.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật thu được từ đồ án được tổng hợp thông qua các thông số và chỉ tiêu thiết kế:

Hạng mục kết cấu Quy cách thiết kế Kết quả tính toán và kiểm tra kỹ thuật
Sàn tầng căn hộ điển hình Dày $h_s = 180\text{ mm}$, bê tông B30 Độ võng dài hạn có xét nứt theo Eurocode 2 nhỏ hơn giới hạn cho phép $L/250$; hàm lượng cốt thép lớp trên và lớp dưới đạt yêu cầu kỹ thuật
Hệ thống dầm chính Kích thước $400 \times 650\text{ mm}$ Đảm bảo khả năng chịu mô men, lực cắt theo TCVN 5574:2018 và khống chế chiều cao thông thủy $\ge 3,0\text{ m}$
Chuyển vị đỉnh công trình Tổng chiều cao $H = 56,2\text{ m}$ Chuyển vị đỉnh lớn nhất do tải trọng gió: $10,8\text{ mm}$; do động đất: $6,4\text{ mm}$ (đều nhỏ hơn $[f] = H/500 = 112,4\text{ mm}$)
Hệ móng công trình Cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ Sức chịu tải thiết kế được kiểm soát đồng thời qua chỉ tiêu cơ lý, cường độ đất nền TCVN 10304:2014 và SPT; đài móng M1, M2, M3, M6 thỏa mãn chống chọc thủng, cắt và lún
Bể nước ngầm Mô hình 3D trong SAP2000 Ổn định chống đẩy nổi an toàn; bề rộng vết nứt bản đáy và bản thành nằm trong giới hạn chống thấm cho phép
Hệ ván khuôn thi công Ván phủ phim TEKCOM, hộp Hòa Phát Đảm bảo điều kiện bền và độ võng cho phép theo TCVN 4453:1995 đối với đài móng $4,5 \times 4,5 \times 2,0\text{ m}$, vách, dầm, sàn và cột

Đóng góp kỹ thuật của đồ án:

  • Tác giả đã cập nhật và áp dụng quy chuẩn, tiêu chuẩn mới nhất của ngành xây dựng Việt Nam là TCVN 2737:2023 vào việc xác định tải trọng gió động cho công trình dạng kết cấu mềm ($T_1 > 1\text{ s}$), tính toán tường minh các hệ số hiệu ứng giật $G_f$ theo hai phương X và Y dựa trên các hàm số dẫn suất khí động và thang nguyên kích thước xoáy.
  • Kết hợp tiêu chuẩn trong nước (TCVN 5574:2018) và tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode 2) trong việc đánh giá sự suy giảm độ cứng và tính toán độ võng dài hạn của bản sàn bằng phần mềm SAFE v12.
  • Giải quyết khép kín từ khâu phân tích hệ kết cấu phần thân, kết cấu móng sâu cọc khoan nhồi, kết cấu bể ngầm không gian đến khâu lập biện pháp thi công cốp pha định hình và an toàn lao động chi tiết cho các sự cố nền móng đặc thù.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án dựa trên phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi thiết kế kết cấu chi tiết mới tập trung vào tầng điển hình (tầng 15) và các cấu kiện tiêu biểu (cột C-1, vách lõi thang máy CW-1 tại hầm 1, các đài móng M1, M2, M3, M6); chưa phân tích chi tiết các tầng chuyển hoặc khu vực có thay đổi công năng đột ngột.
  • Mô hình hóa kết cấu giả định sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang và chân cột, vách ngàm cứng vào đài móng mà chưa xét đến hiệu ứng tương tác động lực học đất - kết cấu (Soil - Structure Interaction - SSI) toàn diện giữa hệ cọc và các lớp đất nền yếu bên trên.
  • Nghiên cứu biện pháp thi công mới dừng lại ở việc tính toán các bộ cốp pha điển hình và quy trình an toàn lao động tổng quát, chưa lập tiến độ thi công tổng thể (sơ đồ mạng, tiến độ xiên) hoặc chi tiết biện pháp hạ mực nước ngầm và thi công tường vây hố đào sâu.

Hướng mở rộng:

  • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-history analysis) để kiểm soát hư hỏng kết cấu dưới tác động của động đất mạnh.
  • Khảo sát mô hình tương tác đất - cọc - kết cấu ngầm trong giai đoạn thi công hai tầng hầm bằng biện pháp Semi-Topdown hoặc Topdown.

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo kỹ thuật cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Tài liệu tham khảo toàn diện về các bước lập đồ án tốt nghiệp công trình bê tông cốt thép cao tầng, từ khâu sơ bộ tiết diện, lập tổ hợp tải trọng đến thiết kế chi tiết cấu kiện.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo quy trình tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023, bao gồm thuật toán tính toán hệ số gió giật $G_f$, phương pháp phân phối tải gió động vào tâm hình học từng tầng, và phương pháp kiểm tra độ võng dài hạn của sàn bằng SAFE theo Eurocode 2.
  • Cán bộ kỹ thuật thi công: Tham khảo chi tiết các bảng tính cốp pha gỗ phủ phim kết hợp thép hộp chịu lực (đài móng, cột, vách, dầm) theo TCVN 4453:1995 và cẩm nang xử lý sự cố khi khoan nhồi cọc đường kính lớn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công trình Saigon Riverside Complex được phân cấp như thế nào và có các thông số kích thước hình học chính ra sao? Công trình thuộc loại công trình dân dụng Cấp II căn cứ theo quy định tại Phụ lục 2 ban hành kèm theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD. Tòa nhà có quy mô gồm 17 tầng nổi và 02 tầng hầm; chiều cao phần công trình nổi là 56,2 m; chiều cao tầng hầm 1, hầm 2 và các tầng căn hộ điển hình (từ tầng 1 đến tầng 15) đều là 3,3 m.

  2. Tác giả áp dụng tiêu chuẩn nào để tính toán tải trọng gió và các thông số đầu vào được xác lập như thế nào? Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023. Địa điểm xây dựng tại Quận 7, TP. Hồ Chí Minh thuộc vùng áp lực gió II với áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$; chu kỳ lặp 10 năm chuyển đổi qua hệ số $\gamma_T = 0,852$ cho áp lực gió $W_{3s,10} = 80,94\text{ daN/m}^2$; vận tốc gió 3s chu kỳ 50 năm $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$; dạng địa hình C. Tần số dao động riêng thứ nhất phương X là $n_{1\text{-}x} = 0,637\text{ Hz}$, phương Y là $n_{1\text{-}y} = 0,469\text{ Hz}$. Hệ số hiệu ứng giật tính được là $G_{f\text{-}x} = 0,848$ và $G_{f\text{-}y} = 0,892$.

  3. Các cấp độ bền bê tông và nhóm thép nào được lựa chọn sử dụng trong đồ án? Công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B30 (cường độ tính toán nén $R_b = 17\text{ MPa}$, kéo $R_{bt} = 1,4\text{ MPa}$, cấp chống thấm W12) cho toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính như cọc khoan nhồi, tường vây, đài móng, cột, vách, dầm, sàn và cầu thang; lớp bê tông lót đáy móng sử dụng cấp độ bền B7.5. Cốt thép chịu lực chính dùng loại CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$); thép đài móng dùng loại CB500-V ($R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$); thép đai dầm đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm dùng loại CB300-T ($R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$).

  4. Phương án nền móng được lựa chọn và tính toán theo các cơ sở nào? Công trình sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ ngàm vào lớp đất tốt. Sức chịu tải của cọc đơn được xác định và so sánh qua nhiều phương pháp: sức kháng thân và mũi theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo cường độ đất nền (TCVN 10304:2014), sức chịu tải theo số đập tiêu chuẩn SPT (tiêu chuẩn Viện kiến trúc Nhật Bản 1988), và sức chịu tải theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép cọc B30. Bốn đài móng đại diện M1, M2, M3, M6 được thiết kế kiểm tra lún theo khối móng quy ước, kiểm tra chống chọc thủng, chống cắt và tính cốt thép chịu uốn.

  5. Mô hình phân tích bể nước ngầm được thiết lập ra sao trong SAP2000? Bể nước ngầm được đặt tại hầm 1, mô hình hóa không gian 3D dạng tấm vỏ trong phần mềm SAP2000. Đáy bể được gán hệ thống lò xo đàn hồi mô phỏng sức chống đỡ của nền đất thông qua hệ số phản lực nền $k_s$. Các trường hợp tải trọng phân tích gồm áp lực tĩnh của đất xung quanh thành và cánh bể (DAT1, DAT2), áp lực nước chứa bên trong bể (NUOC CHUA), áp lực thủy tĩnh của nước ngầm tác dụng lên thành và đáy bể (NUOC NGAM 1, 2) và hoạt tải phân bố trên bản nắp (HT). Kết cấu được tính toán kiểm tra điều kiện chống đẩy nổi, tính toán cốt thép và kiểm tra giới hạn nứt của bản thành và bản đáy.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Huỳnh Phong Nguyên là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho tòa nhà cao tầng bê tông cốt thép Saigon Riverside Complex quy mô 17 tầng nổi và 2 tầng hầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu đã vận dụng đồng bộ và chuẩn xác hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, đặc biệt là việc áp dụng tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 kết hợp các phần mềm chuyên ngành ETABS, SAFE và SAP2000. Toàn bộ các kết quả tính toán kết cấu phần thân, kết cấu ngầm, công tác ván khuôn và phương án xử lý sự cố thi công cọc khoan nhồi đều đảm bảo đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về độ bền, độ cứng và độ ổn định công trình.