Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các đô thị lớn kéo theo sự gia tăng mạnh mẽ về nhu cầu không gian sống và cơ sở hạ tầng dịch vụ. Trong bối cảnh quỹ đất xây dựng ngày càng hạn chế và giá thành bất động sản tỷ lệ nghịch với diện tích sử dụng, giải pháp phát triển các công trình nhà cao tầng trở thành xu hướng tất yếu. Công trình cao tầng không chỉ đáp ứng nhu cầu tái định cư, cải tạo không gian cư trú cho các khu vực đô thị xuống cấp mà còn thể hiện năng lực kỹ thuật thông qua việc ứng dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện đại, công nghệ vật liệu và giải pháp thi công tối ưu.

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Phạm Đăng Hoàng tập trung vào công trình Khu dân cư và công viên Phước Thiện (Vinhomes Grand Park - phân khu Glory Heights), tọa lạc tại phường Long Bình và Long Thạnh Mỹ, thành phố Thủ Đức (quận 9 cũ), Thành phố Hồ Chí Minh. Vị trí xây dựng công trình tiếp giáp các trục giao thông chính kết nối vào Quận 1, tuyến Cao tốc Long Thành – Dầu Giây, cận kề Khu công nghệ cao, Sân Golf và Khu du lịch Suối Tiên.

Căn cứ theo Phụ lục II Thông tư số 06/2021/TT-BXD, dự án được xếp loại công trình dân dụng cấp I ($25 \le \text{số tầng} \le 50$). Quy mô công trình bao gồm:

  • 02 tầng hầm (sàn hầm 2 đặt ở cao độ -7,050 m) phục vụ mục đích đỗ xe và bố trí trạm kỹ thuật, gian rác.
  • 26 tầng nổi, 01 tầng tum và 01 tầng mái.
  • Chiều cao tổng thể công trình là 89,05 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên (cốt $\pm0.000$).
  • Công năng phân bổ theo chiều đứng: Tầng trệt bố trí khu thương mại dịch vụ (Shophouse); tầng 2 bố trí căn hộ ở; tầng 3 kết hợp căn hộ và phòng sinh hoạt cộng đồng; tầng 4 đến tầng 26 là các tầng căn hộ điển hình.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu trong đồ án được phân định cụ thể theo các nội dung kỹ thuật sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan kiến trúc, dây chuyền công năng, mặt bằng giao thông (02 thang bộ thoát hiểm, 02 cụm thang máy với 5 buồng thang) và các hệ thống kỹ thuật phụ trợ (cấp thoát nước, thông gió, chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy, thu gom rác thải).
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực phần thân và phần móng; sơ bộ tiết diện các cấu kiện cơ bản (bản sàn, hệ dầm, vách chịu lực, vách lõi thang, cọc khoan nhồi).
  3. Thiết lập sơ đồ và tính toán các thành phần tải trọng tác động lên công trình theo tiêu chuẩn hiện hành, bao gồm tĩnh tải hoàn thiện, tải trọng tường xây, hoạt tải sử dụng, tải trọng gió (thành phần tĩnh và thành phần động) và tải trọng động đất.
  4. Xây dựng mô hình không gian tổng thể công trình trên phần mềm chuyên dụng; kiểm tra các điều kiện ổn định tổng thể ở trạng thái giới hạn thứ hai (chuyển vị đỉnh, gia tốc đỉnh, chuyển vị lệch tầng, ổn định chống lật và hiệu ứng $P-\Delta$).
  5. Phân tích nội lực và thiết kế chi tiết cấu kiện cầu thang bộ điển hình tầng 2 đến tầng 26.
  6. Thiết lập mô hình, phân tích nội lực, kiểm tra độ võng (tức thời và dài hạn), bề rộng khe nứt và tính toán cốt thép bản sàn tầng điển hình.
  7. Phân tích nội lực và tính toán cốt thép cho hệ khung chịu lực gồm dầm tầng điển hình, vách phẳng đơn và vách lõi thang máy.
  8. Khảo sát điều kiện địa chất công trình, tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi, thiết kế và kiểm tra các đài móng đại diện (móng khối vách M4, móng đơn M1 và móng cụm vách lõi thang MLT).
  9. Lập biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha vách tầng điển hình và đề xuất các biện pháp bảo đảm an toàn lao động, phòng chống cháy nổ trên công trường.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của khối tháp 26 tầng thuộc dự án Vinhomes Grand Park. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian giới hạn trong ranh giới xây dựng của tòa nhà cùng hệ móng ngầm; phạm vi thời gian thực hiện đồ án từ ngày 08/02/2023 đến tháng 07/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung pháp lý và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật

Đồ án căn cứ trên hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia bao gồm:

  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 10304:2014: Thiết kế móng cọc.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.
  • TCVN 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCVN 4453:1995: Quy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối.
  • QCVN 02:2009/BXD: Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
  • QCVN 06:2010/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình.
  • Thông tư số 06/2021/TT-BXD: Quy định phân cấp công trình xây dựng.

Đặc trưng vật liệu sử dụng trong thiết kế

Vật liệu sử dụng trong mô hình và tính toán cấu kiện được chuẩn hóa theo các thông số kỹ thuật:

  • Bê tông: Sử dụng cấp độ bền B30 cho toàn bộ hệ sàn, dầm, vách, cột, móng, cọc khoan nhồi và cầu thang:
    • Khối lượng riêng: $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$.
    • Cường độ chịu nén tính toán: $R_b = 17\text{ MPa}$.
    • Cường độ chịu kéo tính toán: $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$.
    • Mô đun đàn hồi: $E_b = 32.500\text{ MPa}$.
  • Cốt thép:
    • Thép CB-400V (bố trí cho bản sàn và cầu thang): $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$; $R_{sw} = 280\text{ MPa}$; $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
    • Thép CB-500V (bố trí cho kết cấu khung chịu lực, dầm, vách và móng): $R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$; $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
    • Thép CB-240T (bố trí cho đai cấu tạo và thép có đường kính $\le 10\text{ mm}$): $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$; $R_{sw} = 210\text{ MPa}$; $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
  • Vữa xi măng: Khối lượng thể tích $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$.

Phương pháp nghiên cứu và phần mềm ứng dụng

  • Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa kết cấu không gian 3 chiều của công trình thông qua phần mềm ETABS (phiên bản 19) để giải bài toán dao động riêng, phân tích nội lực dưới tác động của tải trọng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất). Phân tích hiệu ứng bậc hai ($P-\Delta$).
  • Phương pháp tính toán bản sàn dầm và móng: Sử dụng phần mềm SAFE (phiên bản 12 và SAFE 20) để mô hình hóa hệ sàn tầng điển hình, kiểm tra võng phi tuyến kể đến từ biến và co ngót của bê tông, kiểm tra ứng suất nứt và tích hợp nội lực theo dải strip (Layer A, Layer B). Sử dụng SAFE mô hình hóa đài móng, tính toán phản lực đầu cọc và chống xuyên thủng.
  • Phương pháp xác định gió động: Áp dụng tiêu chuẩn TCXD 229-1999, xét ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính đối với các dạng dao động riêng có tần số nhỏ hơn giá trị giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$. Tổ hợp thành phần động theo phương pháp căn bậc hai tổng bình phương (SRSS).
  • Phương pháp động đất: Phân tích theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) kết hợp phương pháp tĩnh lực ngang tương đương.
  • Phương pháp thể hiện bản vẽ kỹ thuật: Phần mềm AutoCAD 2021 kết hợp các bảng tính Microsoft Excel.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu đầu vào của đồ án bắt nguồn từ hai bộ hồ sơ thực tế do giảng viên hướng dẫn cung cấp:

  1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc công trình Khu dân cư và công viên Phước Thiện (Vinhomes Grand Park).
  2. Hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại khu đất xây dựng (số liệu hình trụ hố khoan, các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất và chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu

Chương này trình bày tổng quan về dự án Vinhomes Grand Park (phân khu Glory Heights). Về quy mô, công trình thuộc cấp I với tổng chiều cao 89,05 m gồm 2 tầng hầm và 26 tầng nổi. Tác giả trình bày bản vẽ mặt bằng kiến trúc từ tầng 2 đến tầng 26, mặt bằng hầm B1 và mặt đứng trục 1-21. Dây chuyền công năng phân chia rõ ràng: khu đỗ xe ở hầm, thương mại dịch vụ tại tầng trệt, các không gian căn hộ khép kín và phòng sinh hoạt cộng đồng tại các tầng trên. Các giải pháp kỹ thuật phụ trợ được mô tả chi tiết: hệ thống cấp nước phân phối qua bể ngầm và bồn mái điều khiển tự động; mạng lưới thoát nước tách biệt giữa nước mưa và nước thải sinh hoạt; hệ thống điều hòa kết hợp thông gió tự nhiên qua giếng trời và hút cưỡng bức khu vệ sinh; hệ thống PCCC trang bị bình chữa cháy, đầu báo cháy theo tầng; hệ thống gom rác qua các kho chứa rác tầng xả về hầm chứa kín.

Chương 2. Giải pháp kết cấu và sơ bộ kích thước cấu kiện

Tác giả phân tích so sánh các giải pháp kết cấu chịu lực:

  • Theo phương đứng: Phân tích kết cấu khung thuần túy, kết cấu hỗn hợp khung - vách, lõi cứng và kết cấu ống. Với quy mô 26 tầng và mặt bằng kéo dài, đồ án chọn hệ thống kết cấu vách và lõi bê tông cốt thép toàn khối làm hệ chịu lực chính để gánh toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang. Tiết diện vách thang máy sơ bộ dày 400 mm, các vách chịu lực khác dày 250 mm.
  • Theo phương ngang: Đánh giá ưu nhược điểm giữa sàn sườn, sàn không dầm, sàn ứng lực trước, tấm panel lắp ghép và sàn Bubbledeck. Tác giả chọn giải pháp sàn sườn toàn khối có dầm biên để tối ưu hóa khả năng liên kết khung vách và thi công thuận lợi. Chiều dày bản sàn căn hộ chọn $h_s = 150\text{ mm}$, sàn vệ sinh và logia chọn $h_s = 120\text{ mm}$. Hệ dầm có chiều cao dao động trong khoảng $522 - 696\text{ mm}$ (ứng với nhịp lớn nhất $L = 8.350\text{ mm}$).
  • Phương án móng: Lựa chọn móng sâu với giải pháp cọc khoan nhồi cắm vào tầng đất tốt.

Chương 3. Tính toán tải trọng

Chương này tập trung xác định và lượng hóa toàn bộ các thành phần tải trọng tác động:

  • Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn:
Khu vực sàn Tĩnh tải tiêu chuẩn ($kN/m^2$) Tĩnh tải tính toán ($kN/m^2$)
Sàn tầng hầm 2 0,05 0,05
Sàn tầng hầm 1 0,55 0,60
Sàn shophouse (tầng trệt) 1,82 2,00
Sàn sinh hoạt cộng đồng 1,57 1,73
Sàn căn hộ - hành lang 1,37 1,51
Sàn logia - seno 1,05 1,15
Sàn khu vệ sinh 1,55 1,70
  • Tải trọng tường xây: Tường 200 mm phân bố lên dầm có tải tính toán $11,21\text{ kN/m}$; tường 100 mm có tải tính toán $6,78\text{ kN/m}$; tường bao tầng tum 200 mm có tải tính toán $10,01\text{ kN/m}$.
  • Hoạt tải sử dụng (TCVN 2737-1995): Phòng kỹ thuật $9,0\text{ kN/m}^2$; hầm để xe $6,0\text{ kN/m}^2$; sảnh thương mại $4,8\text{ kN/m}^2$; phòng ngủ và phòng khách $1,95\text{ kN/m}^2$; ban công/logia $2,4\text{ kN/m}^2$; hành lang/thang bộ căn hộ $3,6\text{ kN/m}^2$; sàn đặt bồn nước mái $30,0\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Địa điểm xây dựng tại Quận 9 thuộc vùng áp lực gió II-A, địa hình dạng B, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$, hệ số vượt tải $\gamma = 1,3$. Tác giả tính toán gió tĩnh theo từng tầng (tổng hệ số khí động đẩy và hút $c = 1,4$). Về gió động (chiều cao $89,05\text{ m} > 40\text{ m}$), khối lượng tham gia dao động Mass Source gồm toàn bộ tĩnh tải và 50% hoạt tải. Tần số dao động giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$. Phân tích dao động trích xuất 12 Mode từ ETABS:
    • Mode 1: Chu kỳ $T = 3,387\text{ s}$, tần số $f = 0,295\text{ Hz}$ (chuyển động xoắn).
    • Mode 2: Chu kỳ $T = 3,096\text{ s}$, tần số $f = 0,323\text{ Hz}$ (tịnh tiến theo phương X).
    • Mode 3: Chu kỳ $T = 2,517\text{ s}$, tần số $f = 0,397\text{ Hz}$ (tịnh tiến theo phương Y).
    • Mode 5: Chu kỳ $T = 0,868\text{ s}$, tần số $f = 1,152\text{ Hz}$ (dao động bậc cao phương X).
    • Mode 6: Tần số $f = 1,538\text{ Hz} > f_L$. Do Mode 5 có $f < 1,3\text{ Hz}$ nên thành phần gió động phương X phải tính đến lực quán tính của cả Mode 2 và Mode 5, sau đó tổ hợp bằng phương pháp SRSS ($GDX = \sqrt{GDX_1^2 + GDX_2^2}$).
  • Tải trọng động đất: Xác định theo phổ phản ứng đàn hồi của TCVN 9386:2012, dựa trên các hệ số nền $S, T_B, T_C, T_D$ và hệ số ứng xử $q_0$.

Chương 4. Kiểm tra ổn định tổng thể - Trạng thái giới hạn II

Tác giả kiểm tra các điều kiện an toàn chuyển vị và biến dạng của toàn bộ công trình:

  • Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất so với giới hạn cho phép ($H/500$).
  • Kiểm tra gia tốc đỉnh công trình nhằm bảo đảm tiện nghi sử dụng cho người cư ngụ.
  • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng tương đối (Drift) theo phương X và Y đối với trường hợp tải trọng gió và động đất, bảo đảm không vượt quá ngưỡng quy định của tiêu chuẩn.
  • Kiểm tra ổn định chống lật tổng thể công trình.
  • Kiểm tra điều kiện hiệu ứng $P-\Delta$ (phân tích biến dạng bậc 2) theo hai phương X và Y dưới tải trọng động đất.

Chương 5. Thiết kế cầu thang bộ điển hình

Phân tích và tính toán cho thang bộ tầng 2 đến tầng 26:

  • Xác định kích thước hình học bản thang, góc nghiêng, bậc thang và tải trọng hoàn thiện các lớp cấu tạo (bản nghiêng, bản chiếu nghỉ, bản chiếu tới).
  • Lập sơ đồ tính toán phần tử thanh/bản chịu uốn, xác định biểu đồ mô men uốn $M$ và lực cắt $Q$.
  • Kiểm tra võng và chuyển vị của bản thang.
  • Tính toán cốt thép chịu lực dọc cho bản nghiêng thang, bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới sử dụng thép CB-400V.

Chương 6. Thiết kế sàn tầng điển hình

Thiết kế hệ sàn sườn tầng điển hình bằng phần mềm SAFE:

  • Khai báo tải trọng tĩnh tải hoàn thiện, tải tường và hoạt tải.
  • Kiểm tra võng theo trạng thái giới hạn II: võng tức thời và võng dài hạn toàn phần có xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ biến và co ngót bê tông theo thời gian.
  • Kiểm tra điều kiện hình thành và tính toán bề rộng khe nứt của bê tông theo TCVN 5574:2018.
  • Chia dải Strip theo hai phương trực giao (Layer A và Layer B), xuất biểu đồ mô men uốn và tính toán lượng cốt thép yêu cầu cho từng vùng sàn (mô men âm gối và mô men dương nhịp).

Chương 7. Thiết kế hệ khung

Chương này thực hiện thiết kế chi tiết các cấu kiện chịu lực chính của phần thân:

  • Thiết kế dầm: Trích xuất nội lực từ mô hình ETABS/SAFE cho dầm điển hình Label B20 (BY1-1). Tính toán cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép đai chịu cắt và chiều dài đoạn neo cốt thép theo TCVN 5574:2018.
  • Tính toán thép vách đơn: Thiết kế vách phẳng V1 chịu nén uốn đồng thời theo mô hình phần tử thanh tương đương kết hợp lý thuyết tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm phẳng.
  • Thiết kế vách lõi thang máy: Xác định tọa độ trọng tâm hình học của hệ lõi, mô men quán tính, phân phối nội lực từ mô hình tổng thể về từng phần tử vách phẳng thành phần (Phần tử 1) và tính toán bố trí cốt thép chịu lực.

Chương 8. Thiết kế móng

Chương này xử lý bài toán nền móng cho công trình tải trọng lớn:

  • Phân tích số liệu địa chất từ hố khoan khảo sát, lập bảng thống kê cơ lý các lớp đất và mô đun trượt. Đánh giá hiện tượng hóa lỏng của nền đất cát/sét dẻo theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012.
  • Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính D1000 (và D800 cho một số vị trí).
  • Tính toán sức chịu tải cọc đơn theo các phương pháp:
    1. Sức chịu tải theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép.
    2. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.
    3. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền.
    4. Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT. Tổng hợp kết quả xác định sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi D1000 và D800.
  • Xác định độ lún cọc đơn và bố trí mặt bằng cọc dưới các đài móng.
  • Thiết kế chi tiết 3 loại đài móng đại diện: Móng M4, móng M1 và móng vách lõi thang MLT. Đối với từng móng, tác giả kiểm tra:
    • Phản lực đầu cọc dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng cơ bản 1 (TT-CB1), tổ hợp gió và động đất.
    • Ổn định nền và độ lún của khối móng quy ước (xác định góc ma sát trung bình, dung trọng đẩy nổi trung bình, ứng suất gây lún).
    • Kiểm tra khả năng chống đâm thủng (xuyên thủng) của đài móng.
    • Tính toán diện tích cốt thép đài móng theo phương X và phương Y.

Chương 9. Biện pháp thi công và an toàn lao động

  • Biện pháp thi công cốp pha: Lựa chọn sử dụng hệ cốp pha ván ép phủ phim TEKCOM cho vách tầng điển hình. Xác định trị số áp lực ngang của hỗn hợp bê tông mới đổ và tải trọng động khi đổ bê tông (theo TCVN 4453:1995). Thiết kế và kiểm tra độ bền, độ võng của các bộ phận: ván mặt, hệ sườn đứng, hệ sườn ngang và thanh ty ren giằng vách.
  • An toàn lao động: Đề xuất quy trình an toàn lao động trong công tác lắp dựng và tháo dỡ ván khuôn, an toàn gia công lắp dựng cốt thép, công tác đổ bê tông, an toàn vận hành thiết bị cơ giới (vận thăng, cẩu tháp, máy bơm bê tông), các biện pháp lập tổng mặt bằng thi công và công tác an toàn phòng chống cháy nổ tại công trường.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ chuỗi tính toán từ kiến trúc, kết cấu đến biện pháp thi công cho một công trình cao tầng cấp I quy mô 26 tầng nổi và 2 tầng hầm:

  • Xác lập được các thông số dao động riêng quan trọng: Mode 1 có chu kỳ $T_1 = 3,387\text{ s}$ ($f_1 = 0,295\text{ Hz}$); Mode 2 theo phương X có $T_2 = 3,096\text{ s}$ ($f_2 = 0,323\text{ Hz}$); Mode 3 theo phương Y có $T_3 = 2,517\text{ s}$ ($f_3 = 0,397\text{ Hz}$); Mode 5 theo phương X có $T_5 = 0,868\text{ s}$ ($f_5 = 1,152\text{ Hz}$).
  • Xác định chính xác giá trị tải trọng gió động tầng mái: Mode 2 gây ra lực ngang $W_{pX} = 6,43\text{ kN}$, Mode 5 gây ra $W_{pX} = -3,89\text{ kN}$.
  • Hoàn thành tính toán và kiểm tra các trạng thái giới hạn cho hệ kết cấu: ổn định lật, chuyển vị đỉnh, gia tốc dao động, chuyển vị lệch tầng Drift dưới tác động của gió và động đất, hiệu ứng $P-\Delta$.
  • Thiết kế cốt thép bản sàn căn hộ $h_s = 150\text{ mm}$ thông qua dải strip trên SAFE, kiểm tra võng dài hạn có xét từ biến và bề rộng khe nứt thỏa mãn tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.
  • Xác định sức chịu tải và thiết kế hệ móng cọc khoan nhồi D1000/D800; kiểm tra độ lún khối móng quy ước và chống xuyên thủng cho đài M1, M4 và MLT.
  • Thiết kế hệ cốp pha vách TEKCOM bảo đảm khả năng chịu lực dưới áp lực ngang của bê tông tươi.
  • Sản phẩm hoàn chỉnh bao gồm 01 tập thuyết minh tính toán kèm các phụ lục chi tiết và tập bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (kiến trúc và kết cấu).

Đề xuất và giải pháp kỹ thuật của tác giả

  • Đề xuất áp dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách BTCT toàn khối, trong đó tập trung độ cứng vào hệ thống vách thang máy và vách phẳng chịu lực nhằm kiểm soát tốt chuyển vị ngang của công trình cao 89,05 m.
  • Đề xuất quy trình tổ hợp tải trọng gió động theo tiêu chuẩn TCXD 229-1999 bằng cách gộp các mode dao động tịnh tiến có tần số nhỏ hơn $1,3\text{ Hz}$ (Mode 2 và Mode 5) thông qua quy tắc SRSS trong ETABS.
  • Ứng dụng giải pháp ván khuôn phủ phim TEKCOM kết hợp sườn thép hộp định hình để tăng độ luân chuyển cốp pha và giảm nhân công hoàn thiện bề mặt vách.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Phạm vi tính toán chi tiết của đồ án chỉ tập trung vào tầng điển hình (tầng 2 đến 26), chưa đi sâu phân tích ứng xử cục bộ của các tầng chuyển đổi công năng phức tạp như sàn tầng trệt (khu shophouse) và sàn tầng hầm chịu áp lực đất, áp lực nước ngầm. Bài toán nền móng chủ yếu kiểm tra cho 3 đài móng đại diện (M1, M4, MLT) mà chưa xét đến bài toán tương tác móng bè - cọc tổng thể cho toàn cụm tháp. Phần biện pháp thi công mới dừng lại ở cốp pha vách tầng điển hình, chưa thiết kế biện pháp đào sâu và chống giữ tầng hầm (như tường vây Barrette kết hợp hệ giằng shoring hay phương pháp semi-topdown).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu bài toán tương tác động học giữa đất nền và kết cấu cọc (Soil-Structure Interaction - SSI); phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover) hoặc phi tuyến theo lịch sử thời gian (Time-history) để đánh giá mức độ suy giảm độ cứng và sự hình thành khớp dẻo của kết cấu khung - vách khi chịu động đất mạnh cấp độ cao; nghiên cứu chi tiết giải pháp thi công tầng hầm sâu trong điều kiện địa chất đô thị.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng / Kỹ thuật Xây dựng dân dụng và công nghiệp: Cung cấp tài liệu mẫu mực về cấu trúc và quy trình thực hiện một đồ án tốt nghiệp công trình nhà cao tầng cấp I (trên 25 tầng) theo đúng các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành tại Việt Nam.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình phân tích thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229-1999 khi công trình có nhiều dạng dao động riêng cần kể đến lực quán tính ($f < f_L$); quy trình phân tích dao động và phổ động đất theo TCVN 9386:2012; kỹ thuật mô hình hóa sàn dầm kiểm tra võng nứt phi tuyến trên SAFE; và quy trình kiểm tra khối móng quy ước, xuyên thủng đài cọc khoan nhồi đường kính lớn.
  • Các chương đáng tham khảo nhất bao gồm: Chương 3 (phương pháp tra cứu và tính toán bảng biểu gió động, tổ hợp SRSS), Chương 6 (mô hình hóa và phân tích sàn dầm trên SAFE), và Chương 8 (phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo các chỉ tiêu SPT, cơ lý và kiểm tra khối móng quy ước).

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Khu dân cư và công viên Phước Thiện được phân cấp công trình như thế nào và có các thông số quy mô cơ bản nào?

Căn cứ theo Phụ lục II Thông tư số 06/2021/TT-BXD, công trình thuộc cấp I (do nằm trong khoảng $25 \le \text{số tầng} \le 50$). Công trình có quy mô gồm 02 tầng hầm (sàn hầm 2 ở cao độ -7,050 m), 26 tầng nổi, 01 tầng tum và 01 tầng mái. Chiều cao tổng thể công trình là 89,05 m tính từ cao độ mặt đất tự nhiên.

2. Tại sao đồ án phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và tác giả đã chọn những Mode dao động nào để tính toán?

Theo mục 1.2 tiêu chuẩn TCXD 229-1999, các công trình có chiều cao trên 40 m bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Với chiều cao 89,05 m, công trình thuộc đối tượng bắt buộc này. Theo kết quả phân tích dao động trên phần mềm ETABS, Mode dao động thứ 5 theo phương X có tần số $f_5 = 1,152\text{ Hz} < f_L = 1,3\text{ Hz}$, trong khi Mode 6 có $f_6 = 1,538\text{ Hz} > f_L$. Do đó, thành phần động của tải trọng gió phải kể đến ảnh hưởng của 5 mode đầu tiên. Bỏ qua các dạng dao động xoắn, tác giả chọn Mode 2 và Mode 5 (dao động tịnh tiến theo phương X) và Mode 3 (dao động tịnh tiến theo phương Y). Hai thành phần gió động phương X của Mode 2 và Mode 5 được tổ hợp lại theo quy tắc căn bậc hai tổng bình phương (SRSS).

3. Cấp độ bền của bê tông và các chủng loại cốt thép được chỉ định sử dụng trong đồ án là gì?

Toàn bộ hệ kết cấu chịu lực bao gồm sàn, vách, cọc, dầm, móng và cầu thang sử dụng bê tông có cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, $E_b = 32.500\text{ MPa}$). Về cốt thép:

  • Thép CB-400V được sử dụng cho bản sàn và bản thang ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$).
  • Thép CB-500V được sử dụng cho hệ khung chịu lực, dầm, vách và móng ($R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$).
  • Thép CB-240T được dùng cho cốt thép đai và các thanh thép có đường kính $\le 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$).

4. Giải pháp kết cấu móng và sức chịu tải của cọc được xác định theo những phương pháp nào?

Tác giả lựa chọn giải pháp móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi đường kính D1000 (và D800). Sức chịu tải của cọc đơn được tính toán và so sánh qua 4 phương pháp: tính theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép, theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền, theo chỉ tiêu cường độ đất nền, và theo số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). Đồ án thực hiện kiểm tra an toàn phản lực đầu cọc, ổn định nền, độ lún khối móng quy ước, khả năng chống xuyên thủng và tính thép cho 3 đài móng đại diện: M1, M4 và móng vách lõi thang MLT.

5. Cấu kiện nào được lựa chọn để thiết kế biện pháp thi công cốp pha và sử dụng vật liệu gì?

Tác giả lựa chọn cấu kiện vách tầng điển hình để thiết kế biện pháp thi công cốp pha. Loại vật liệu được lựa chọn là ván ép phủ phim TEKCOM, liên kết cùng hệ khung sườn chịu lực bằng thép hộp (sườn đứng, sườn ngang) và hệ ty ren giằng xuyên qua vách để chịu áp lực ngang của hỗn hợp bê tông tươi mới đổ và tải trọng động phát sinh trong quá trình thi công.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phạm Đăng Hoàng đã giải quyết toàn diện bài toán thiết kế kỹ thuật công trình nhà cao tầng cấp I quy mô 26 tầng nổi và 2 tầng hầm thuộc dự án Vinhomes Grand Park theo đúng các tiêu chuẩn hiện hành. Hệ thống kết cấu khung – vách bê tông cốt thép toàn khối kết hợp móng cọc khoan nhồi được phân tích chặt chẽ qua các phần mềm chuyên dụng ETABS và SAFE, bảo đảm đầy đủ các yêu cầu an toàn chịu lực và ổn định ở trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai. Công trình là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, thể hiện tính ứng dụng thực tiễn cao từ khâu tính toán lý thuyết, mô hình hóa tải trọng gió động, động đất cho đến thiết kế cấu kiện và tổ chức biện pháp thi công.