Đồ án thiết kế kết cấu chung cư 18 tầng - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

Tổng hợp đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng đầy đủ kiến trúc và kết cấu. Bản vẽ CAD, bảng tính chi tiết phục vụ sinh viên xây dựng tham khảo.

• Tác giả: Nguyễn Khánh Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Đức Hùng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng
• Đề tài: Thiết kế chung cư 18 tầng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng kỹ thuật

Đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng là nhiệm vụ học thuật mang tính thực tiễn cao đối với sinh viên ngành kỹ thuật công trình xây dựng. Đề tài đòi hỏi người thực hiện phải tổng hợp kiến thức chuyên sâu về cơ học công trình, bê tông cốt thép, địa kỹ thuật và quản lý thi công. Dự án mô phỏng quy trình thiết kế hoàn chỉnh một tòa nhà cao tầng với đầy đủ các bộ phận chức năng. Công trình bao gồm tầng hầm phục vụ đỗ xe và hệ thống kỹ thuật, khối đế dành cho khu thương mại dịch vụ, cùng các tầng căn hộ tiện nghi. Quá trình triển khai đề tài bám sát hồ sơ kiến trúc thực tế và số liệu khảo sát địa chất chi tiết. Việc hoàn thành khối lượng thuyết minh, bảng tính và bản vẽ kỹ thuật giúp chuẩn hóa năng lực hành nghề cho kỹ sư tương lai. Sinh viên nắm vững cách vận hành tiêu chuẩn xây dựng hiện hành để đưa ra giải pháp kinh tế và an toàn.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu công trình

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là hoàn thiện giải pháp thiết kế cho công trình 18 tầng. Phạm vi thực hiện bao gồm việc phân tích hồ sơ kiến trúc, kiểm tra công năng và thiết lập mô hình không gian. Người thiết kế phải lập phương án bố trí kết cấu chịu lực tối ưu. Hệ khung vách bê tông cốt thép được lựa chọn nhằm chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Phạm vi tính toán mở rộng đến từng cấu kiện sàn, dầm, cột, vách và hệ móng cọc sâu. Kết quả nghiên cứu thể hiện qua hồ sơ bản vẽ kỹ thuật chi tiết cùng thuyết minh tính toán chặt chẽ.

1.2. Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn thiết kế áp dụng

Đề tài tuân thủ chặt chẽ hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành. Tải trọng tác động được xác định theo TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 định hướng việc tính toán cấu kiện bê tông cốt thép. Việc đánh giá khả năng kháng chấn dựa trên TCVN 9386-2012 với hệ số tầm quan trọng phù hợp công trình cấp 2. Địa chất công trình được khảo sát và đánh giá theo các quy trình chuyên ngành. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn đảm bảo công trình an toàn tuyệt đối, chịu lực bền vững và tiết kiệm chi phí vật tư.

II. Phân tích tải trọng trong đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng

Phân tích tải trọng là bước then chốt quyết định độ an toàn của tòa nhà chung cư 18 tầng. Với chiều cao trên 40m, công trình chịu tác động mạnh mẽ của cả tải trọng đứng và tải trọng ngang. Tải trọng đứng bao gồm tĩnh tải từ trọng lượng bản thân kết cấu, lớp hoàn thiện và hoạt tải sử dụng theo từng khu vực chức năng như căn hộ, hành lang hay sảnh đón. Tải trọng ngang do gió và động đất tạo ra nội lực lớn làm xoắn hoặc nghiêng công trình. Việc phân chia thành phần gió tĩnh và gió động đòi hỏi tính toán tần số dao động riêng chính xác. Ngoài ra, việc xác định cấp độ dẻo và hệ số ứng xử theo tiêu chuẩn kháng chấn là thách thức kỹ thuật lớn. Địa tầng phức tạp với nhiều lớp đất yếu bên trên cũng gây khó khăn cho việc kiểm soát độ lún công trình. Kỹ sư phải phân tích kỹ lưỡng các trường hợp tổ hợp tải trọng bất lợi nhất để bảo vệ kết cấu.

2.1. Tác động của tải trọng gió tĩnh và gió động

Do công trình có chiều cao vượt quá 40 mét, gió tác động lên bề mặt bao gồm hai thành phần tĩnh và động. Áp lực gió tiêu chuẩn được tra cứu theo địa danh xây dựng dựa trên tiêu chuẩn TCVN 2737-1995. Thành phần động của tải gió được tính toán phụ thuộc vào khối lượng tập trung ở từng tầng và dạng dao động riêng thứ nhất. Chuyển vị đỉnh công trình và gia tốc dao động cần được kiểm tra nghiêm ngặt. Việc này đảm bảo kết cấu không bị rung lắc mạnh, duy trì sự tiện nghi cho người sinh sống bên trong tòa nhà.

2.2. Đánh giá địa chất và nguy cơ kháng chấn công trình

Số liệu địa chất tại khu vực xây dựng thường phân bố nhiều lớp đất với chỉ số SPT và lực dính biến thiên. Đất nền được phân loại cụ thể từ loại A đến loại E theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012. Tầng đất sét mềm hoặc bùn yếu phía trên làm tăng nguy cơ lún lệch công trình. Phổ phản ứng đàn hồi được thiết lập nhằm phân tích lực cắt đáy và mômen do động đất sinh ra. Kỹ sư phải xác định hệ số tầm quan trọng của tòa nhà để nhân hệ số an toàn phù hợp. Việc đánh giá chính xác giúp đưa ra kích thước móng hợp lý.

III. Giải pháp kết cấu đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng tối ưu

Để giải quyết triệt để các thách thức chịu lực, giải pháp kết cấu được tính toán đồng bộ từ thân công trình đến móng. Kết cấu phần thân sử dụng bê tông cấp độ bền B25 kết hợp cốt thép chịu lực nhóm CB400-V hoặc AIII. Phương án sàn phẳng không dầm được ưu tiên áp dụng cho các tầng điển hình nhằm tăng chiều cao thông thủy và tối ưu hóa không gian kiến trúc. Hệ vách lõi thang máy bằng bê tông cốt thép dày đóng vai trò kháng lực ngang chủ đạo. Phần ngầm sử dụng bê tông cấp độ bền B30 với giải pháp móng cọc khoan nhồi hoặc móng cọc ép sâu cắm vào tầng đất chịu lực tốt. Quy trình tính toán dựa trên mô hình không gian ba chiều phản ánh sát thực tế làm việc của vật liệu. Việc kết hợp lập trình tự động hóa giúp rút ngắn thời gian xử lý nội lực và bố trí thép chuẩn xác.

3.1. Phương án sàn phẳng kết hợp vách cứng chịu lực

Phương án sàn phẳng mang lại tính thẩm mỹ cao và giảm chiều cao từng tầng công trình. Sàn được kiểm tra kỹ lưỡng về khả năng chống chọc thủng tại vị trí đầu cột. Hệ vách cứng và lõi thang máy được bố trí đối xứng nhằm giảm độ lệch tâm hình học, hạn chế hiện tượng xoắn kết cấu khi chịu tải trọng ngang. Sự phối hợp giữa sàn phẳng và vách bê tông cốt thép tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp làm việc hiệu quả. Giải pháp này giúp công trình phân phối tải trọng đều đặn, thi công ván khuôn nhanh chóng và tiết kiệm chi phí xây dựng.

3.2. Ứng dụng phần mềm ETABS SAFE và Excel VBA

Quá trình phân tích động lực học và nội lực được thực hiện trên phần mềm ETABS. Mô hình tổng thể ba chiều hỗ trợ xuất biểu đồ nội lực cột, dầm, vách chính xác. Phần mềm SAFE được dùng chuyên biệt để phân tích độ võng, kiểm tra ứng suất và tính thép cho sàn phẳng. Bên cạnh đó, các bảng tính Excel kết hợp lập trình VBA tự động trích xuất nội lực từ phần mềm phân tích để tính toán tiết diện cốt thép. Sự kết hợp công cụ số này giảm thiểu sai sót do con người, nâng cao độ tin cậy và tăng tốc độ xử lý đồ án.

IV. Kết luận từ đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng thực tế

Đồ án tốt nghiệp chung cư 18 tầng mang lại cái nhìn toàn diện về quy trình thiết kế công trình cao tầng hiện đại. Kết quả tính toán khẳng định tính khả thi của giải pháp kết cấu sàn phẳng kết hợp vách lõi bê tông chịu lực. Toàn bộ cấu kiện từ cột, vách đến móng cọc đều thỏa mãn các điều kiện bền, độ võng và khả năng chịu tải trọng giới hạn. Đề tài cũng chứng minh giá trị của việc ứng dụng công nghệ mô phỏng số trong việc giảm thiểu thời gian thiết kế kết cấu. Hồ sơ kỹ thuật bao gồm đầy đủ thuyết minh, phụ lục số liệu và bản vẽ chi tiết đạt chuẩn kiểm duyệt chuyên môn. Đây là nguồn tư liệu học thuật giá trị, đồng thời phản ánh quy chuẩn xây dựng thực tế ngoài công trường. Sinh viên sau khi hoàn thành đề tài có đủ kiến thức để tham gia trực tiếp vào các dự án nhà cao tầng trong thực tế.

4.1. Giá trị thực tiễn đối với kỹ sư xây dựng

Đồ án đóng vai trò như bản tập dượt toàn diện trước khi bước vào môi trường làm việc chuyên nghiệp. Kỹ sư tương lai học được cách xử lý mâu thuẫn giữa yêu cầu kiến trúc và khả năng chịu lực của kết cấu. Kỹ năng khai thác phần mềm chuyên dụng và đọc hiểu tiêu chuẩn kỹ thuật được hoàn thiện rõ rệt. Đồ án rèn luyện tư duy phân tích độc lập, giải quyết các sự cố liên quan đến tải trọng động và địa chất phức tạp. Những kinh nghiệm tính toán móng sâu và sàn phẳng tạo nền tảng vững chắc cho sự nghiệp thiết kế công trình.

4.2. Khả năng mở rộng và phát triển dự án tương lai

Mô hình nghiên cứu của tòa nhà 18 tầng có thể phát triển thêm nhiều hướng nghiên cứu nâng cao. Điển hình là việc tích hợp công nghệ sàn bê tông dự ứng lực căng sau nhằm mở rộng nhịp cột lớn hơn. Ngoài ra, việc áp dụng mô hình thông tin công trình BIM giúp tối ưu hóa quản lý xung đột không gian giữa kết cấu và cơ điện MEP. Nghiên cứu sâu hơn về giải pháp giảm chấn thụ động cũng giúp tăng khả năng kháng động đất cho tòa nhà. Những cải tiến này nâng cao hiệu quả kinh tế và độ bền vững của dự án xây dựng đô thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 1. Nhu cầu xây dựng công trình - Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn. - Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết.

- Vì vậy chung cư ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển. Địa điểm xây dựng công trình - Tên công trình: CHUNG CƯ 18 TẦNG - Đại chỉ: phường Phước Long B, quận 9, TP. Hồ Chí Minh 1. Giải pháp kiến trúc 1.

Mặt bằng và phân khu chức năng - Mặt bằng công trình hình chứ nhật, chiều dài 54 m, chiều rộng 33,0 m chiếm diện tích đất xây dựng là 1782 m2. - Công trình gồm 18 tầng (kể cả mái) và 1 tầng hầm. Cốt ±0,00 m được chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt. Mặt sàn tầng hầm tại cốt -3,00.

- Chiều cao công trình là 63.3 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên. - Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh. Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn. Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió.

- Tầng trệt, tầng lửng: dùng làm siêu thị nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, các dịch vụ giải trí. cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực. - Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin… - Tầng 3 – 17: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở. - Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các căn hộ bên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dể dàng thay đổi trong tương lai.

Mặt đứng - Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước. Hệ thống giao thông - Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang. 1 - Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 01 thang bộ, 03 thang máy trong đó có 02 thang máy chính và 01 thang máy chở hàng và phục vụ y tế có kích thước lớn hơn. Thang máy bố trí ở chính giữa nhà, căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng.

Giải pháp kỹ thuật 1. Hệ thống điện - Hệ thống tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung của khu đô thị vào nhà thông qua phòng máy điện. Từ đây điện được dẫn đi khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ. - Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng đặt ở tầng ngầm để phát.

Hệ thống nước - Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa nước ởtầng hầm rồi bằng hệ bơm nước tự động nước được bơm đến từng phòng thông qua hệ thống gen chính ở gần phòng phục vụ. - Giải pháp kết cấu sàn là sàn không dầm, không có mũ cột, chỉ đóng trần ở khuvực sàn vệ sinh mà không đóng trần ở các phòng sinh hoạt và hành lang nhằm giảm thiểu chiều cao tầng nên hệ thống ống dẫn nước ngang và đứng được nghiên cứu và giải quyết kết hợp với việc bố trí phòng ốc trong căn hộ thật hài hòa. - Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực. Thông gió, chiếu sáng - Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng.

Ngoài ra còn bố trí máy điều hòa ở các phòng. Phòng cháy, thoát hiểm - Công trình BTCT bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt. Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2. Các tầng lầu đều có 3 cầu thang đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ.

Bên cạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy. Chống sét - Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nói đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh. Hệ thống thoát rác - Rác thảy của từng tầng được đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác được bố trí ở tầng hầm và có bộ phận đưa rác ra ngoài. Gian rác được thiết kế kính đáo, kỹ càng để tránh làm bóc mùi gây ô nhiểm môi trường.

Tải trọng tác động 1. Tải trọng đứng 1. Tĩnh tải - Trọng lượng bản thân công trình. - Trọng lượng các lớp hoàn thiện, tường, kính, các đường ống thiết bị, … 1.

Hoạt tải - Hoạt tải tác dụng lên công trình được xác định theo công năng sử dụng của sàn ở các tầng theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 – tải trọng và tác động.1 Tải trọng tiêu chuẩn phần bố đều trên sàn và cầu thang ptc STT Công năng (kN / m2 ) 1 Phòng ngủ (nhà kiểu căn hộ, nhà trẻ mẫu giáo) 1.5 2 Phòng ăn, phòng khách, WC, phòng tắm, bida (kiểu căn hộ) 1.5 3 Bếp, phòng giặt (nhà căn hộ) 1.5 4 Phòng động cơ (nhà cao tầng) 7.0 7 Phòng đợi (không có ghế gắn cố định) 5 8 Kho 5 9 Phòng áp mái 0.7 Ban công và lô gia (tải trọng phân bố đều trên toàn bộ diện tích 10 ban công, lô gia được xét đến nếu tác dụng của nó bất lợi hơn 2 khi lấy theo mục a) Sảnh, phòng giải lao, cầu thang, hành lang thông với các 11 3 phòng Ga ra ô tô (đường cho xe chạy, dốc lên xuống dùng cho xe 12 5 con, xe khách và xe tải nhẹ có tổng khối lượng ≤ 2500 kg) 3 1. Tải trọng ngang - Do công trình chịu động đất và có chiều cao hơn 40m nên tải gió tác động lên công trình gồm có thành phần động và thành phần tĩnh của tải gió. Áp lực gió tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 W0  0. Vật liệu sử dụng - Bê tông sử dụng cho cấu kiện sàn và cột có cấp độ bền B25 với các thông số như sau:  Cường độ chịu nén tính toán: R b  14.5MPa  Cường độ chịu kéo tính toán: R bt  1.05MPa  Mô đun đàn hồi: E b  30000MPa - Bê tông sử dụng cho móng có cấp độ bên B30 với các thông số như sau:  Cường độ chịu nén tính toán: R b  17MPa  Cường độ chịu kéo tính toán: R bt  1.2MPa  Mô đun đàn hồi: E b  32500MPa - Cốt thép loại AI (đới với cốt thép có Ø < 10):  Cường độ chịu nén tính toán: R s  225MPa  Cường độ chịu kéo tính toán: R sc  225MPa  Cường độ tính toán cốt thép ngang: R sw  175MPa  Mô đun đàn hôi: Es  210000MPa - Cốt thép loại AIII (đối với cốt thép có Ø > 10):  Cường độ chịu nén tính toán: R s  365MPa  Cường độ chịu kéo tính toán: R sc  365MPa  Mô đun đàn hôi: Es  200000MPa 1.

Phần mền ứng dụng trong phân tích tính toan - Mô hinh kết cấu công trình: ETABS, SAFE. - Tính toán cốt thép cho các cấu kiện của công trình: sử dụng phần mền EXCEL kết hợp lập trình VBA. THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH 2. Cấu tạo sàn điển hình - Với chiều cao tầng thấp để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật và thẫm mỹ, kết cấu sàn phẳng không dầm đổ toàn khối là phương án hợp lý cho công trình này.

- Chọn chiều cao sơ bộ cho sàn: h s  250(mm) - Chọn chiều dày sơ bộ cho vách: b v  300(mm) - Chọn kích thước sơ bộ cho cột: (b  h)  (700  800)(mm) 2. Tải trọng tác dụng lên sàn 2. Tĩnh tải - Tĩnh tải tác dụng lên sàn bao gom trọng lương bản thân của bản BTCT, trọng lượng các lớp hoàn thiện, trọng lượng đường ống thiết bị và trọng lượng tường xây. - Tổng tĩnh tải cho các khu vực sàn: (Theo TCVN 2737-1995) Bảng 2.1 Tĩnh tải tác dung lên sàn điển hình (Theo TCVN 2737-1995) Chiều Trọng Tĩnh tải tiêu Hệ số Tĩnh tải Vật liệu dày lượng riêng chuẩn vượt tính toán (mm) (kN/m3) (kN/m2) tải (kN/m2) Gạch Ceramic 10 20 0.88 Vữa trát trần 15 18 0.6 Hệ thống kỹ thuật _ _ 0.6 Tổng tĩnh tải chưa tính BTCT sàn 1.36 Tổng tĩnh tải 8.2 Tĩnh tải tác dụng lên sàn khu vực vệ sinh (Theo TCVN 2737-1995) Chiều Trọng Tĩnh tải tiêu Hệ số Tĩnh tải Vật liệu dày lượng riêng chuẩn vượt tính toán (mm) (kN/m3) (kN/m2) tải (kN/m2) Gạch Ceramic 10 20 0.24 Vữa lát nên, tạo dóc 50 18 0.17 Lớp chống thấm 3 10 0.88 Vữa trát trần 15 18 0.6 Hệ thống kỹ thuật _ _ 0.6 Tổng tĩnh tải chưa tính BTCT sàn 1.4 Tổng tĩnh tải 8.3 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng hầm (Theo TCVN 2737-1995) Chiều Trọng Tĩnh tải tiêu Hệ số Tĩnh tải Vật liệu dày lượng riêng chuẩn vượt tính toán (mm) (kN/m3) (kN/m2) tải (kN/m2) Vữa lát nên, tạo dóc 50 18 0.17 Lớp chống thấm 3 10 0.25 Hệ thống kỹ thuật _ _ 0.6 Tổng tĩnh tải chưa tính BTCT sàn 1.81 Tổng tĩnh tải 8.4 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng mái (Theo TCVN 2737-1995) Chiều Trọng Tĩnh tải tiêu Hệ số Tĩnh tải Vật liệu dày lượng riêng chuẩn vượt tính toán (mm) (kN/m3) (kN/m2) tải (kN/m2) Gạch cách nhiệt 10 20 0.24 Vữa lát nên, tạo dóc 50 18 0.17 Lớp chống thấm 3 10 0.13 Vữa trát trần 20 18 0.6 Hệ thống kỹ thuật _ _ 0.6 Tổng tĩnh tải chưa tính BTCT sàn 1.52 Tổng tĩnh tải 5.64  Tĩnh tải do tường xây tác dụng lên sàn: - Dựa vào bản vẻ kiến trúc xác định được tổng chiều dài tường xây 10(cm) lên sàn điển hình là 201(m), tổng chiều dài tường xây 20(cm) lên sàn điển hình là 135(m) và diện tích sàn điển hình là 745(m2).