I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp chung cư cao cấp The Morning Star
Đồ án tốt nghiệp chung cư cao cấp The Morning Star là công trình nghiên cứu thiết kế nằm trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án được thực hiện vào năm 2019 dưới sự hướng dẫn của TS. Châu Đình Thành. Công trình thuộc phân khúc chung cư cao cấp, đòi hỏi yêu cầu khắt khe về chất lượng kết cấu, kiến trúc và công năng sử dụng. Đồ án bao gồm các nội dung chính: phân tích tải trọng, tính toán kết cấu chịu lực, thiết kế móng và phần ngầm, kiểm tra chuyển vị sàn. Hệ kết cấu chính sử dụng là khung kết hợp vách và lõi cứng bằng bê tông cốt thép. Phương án móng được chọn là cọc khoan nhồi kết hợp tường vây barrettes cho tầng hầm. Các phần mềm chuyên dụng như ETABS 2017, SAFE v12 và PLAXIS v8 được sử dụng để mô hình hóa và phân tích. Đồ án thể hiện khả năng tổng hợp kiến thức chuyên môn và giải quyết bài toán kỹ thuật thực tiễn của sinh viên tốt nghiệp.
1.1. Thông tin chung về dự án The Morning Star
Dự án chung cư cao cấp The Morning Star được thiết kế tại Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc loại hình công trình dân dụng cao tầng. Đồ án tốt nghiệp này do sinh viên Lê Trần Văn Nguyên thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Châu Đình Thành trong khóa học 2015-2019. Công trình áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành về thiết kế kết cấu bê tông cốt thép và địa kỹ thuật. Dự án yêu cầu đảm bảo các yếu tố về an toàn chịu lực, độ bền và giới hạn biến dạng cho phép theo quy chuẩn xây dựng.
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đồ án
Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế hoàn chỉnh hệ kết cấu chịu lực cho chung cư cao cấp The Morning Star. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: phân tích tải trọng tác dụng lên công trình, tính toán nội lực và thiết kế cốt thép cho các cấu kiện khung, sàn, vách và lõi cứng. Đồ án cũng đề cập đến giải pháp móng cọc khoan nhồi và tường vây barrettes cho tầng hầm. Các điều kiện về võng, chuyển vị và ổn định kết cấu được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012.
II. Phân tích giải pháp kết cấu chung cư The Morning Star
Giải pháp kết cấu chịu lực thẳng đứng của chung cư The Morning Star sử dụng hệ khung kết hợp vách và lõi cứng. Đây là hệ kết cấu phát triển từ khung truyền thống, tổ hợp giữa khung bê tông cốt thép và lõi cứng dạng kín tại khu vực thang máy, thang bộ. Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại, liên kết với nhau qua hệ thống dầm-sàn. Lõi cứng đóng vai trò chịu lực chính theo phương ngang, tăng độ cứng tổng thể cho toàn bộ công trình. Phương án sàn được lựa chọn dựa trên các tiêu chí: đáp ứng công năng sử dụng, tiết kiệm chi phí, thi công đơn giản và đảm bảo chất lượng. Kết cấu sàn sườn được áp dụng cho các ô sàn điển hình. Hệ móng sử dụng cọc khoan nhồi kết hợp tường vây barrettes, phù hợp với điều kiện địa chất tại Thành phố Hồ Chí Minh. Vật liệu chính là bê tông cấp độ bền B30 với cường độ chịu nén tính toán Rb bằng 17×10³ kN/m² và cốt thép loại AI.
2.1. Hệ kết cấu khung vách lõi cứng chịu lực
Hệ kết cấu khung kết hợp vách và lõi cứng là giải pháp tối ưu cho chung cư cao tầng. Lõi cứng bằng bê tông cốt thép đặt tại vị trí thang máy và thang bộ, tạo thành hệ thống chịu lực chính theo phương ngang. Các khung bố trí xung quanh đảm nhận tải trọng đứng và phối hợp với lõi cứng chống lại lực gió, động đất. Hai hệ thống liên kết chặt chẽ qua dầm-sàn, phân phối tải trọng đồng đều và tăng khả năng chống chuyển vị ngang cho toàn bộ công trình.
2.2. Giải pháp móng cọc khoan nhồi và tường vây barrettes
Phương án móng được lựa chọn cho The Morning Star là cọc khoan nhồi kết hợp tường vây barrettes cho tầng hầm. Cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải trọng lớn, phù hợp với công trình cao tầng và điều kiện đất yếu tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tường vây barrettes đóng vai trò vừa chắn đất vừa chịu lực ngang cho tầng hầm. Giải pháp này đảm bảo độ ổn định tổng thể, hạn chế lún và bảo vệ công trình lân cận trong quá trình thi công đào đất tầng hầm.
III. Phương pháp tính toán và thiết kế kết cấu The Morning Star
Quá trình tính toán và thiết kế kết cấu chung cư The Morning Star sử dụng các phần mềm chuyên dụng hàng đầu. Chương trình ETABS 2017 được dùng để phân tích toàn bộ khung không gian, xác định nội lực và chuyển vị của hệ kết cấu dưới các tổ hợp tải trọng. Phần mềm SAFE v12 thực hiện mô hình hóa sàn, phân tích nội lực và tính toán cốt thép sàn theo dãy strip. PLAXIS v8 hỗ trợ phân tích tương tác nền-móng-cấu trúc cho phần ngầm. Các tổ hợp tải trọng được xây dựng theo tiêu chuẩn, bao gồm tổ hợp kiểm tra chuyển vị ngắn hạn, dài hạn và tổ hợp tính cốt thép. Độ võng sàn được kiểm tra theo TCVN 5574-2012 với giới hạn cho phép là 25mm đối với nhịp lớn nhất khoảng 5-10m. Kết quả tính toán cho thấy độ võng tối đa đạt 8,024mm, thỏa mãn điều kiện võng. Chiều cao làm việc hữu hiệu của sàn là 135mm, được sử dụng để tính toán cốt thép chịu uốn.
3.1. Sử dụng phần mềm ETABS và SAFE phân tích nội lực
Phần mềm ETABS 2017 mô hình hóa khung không gian của toàn bộ công trình, tính toán nội lực và chuyển vị dưới tác dụng của tải trọng đứng, ngang và các tổ hợp tải trọng. SAFE v12 được sử dụng riêng cho phân tích sàn, xây dựng mô hình bản sàn và chia dãy strip theo hai phương A và B. Biểu đồ moment M11, M22 được rút ra từ kết quả phân tích, xác định vị trí có moment uốn lớn nhất để tính toán cốt thép phù hợp.
3.2. Kiểm tra chuyển vị và tính cốt thép sàn
Độ võng sàn được kiểm tra theo điều kiện f nhỏ hơn fgh theo TCVN 5574-2012. Với nhịp sàn lớn nhất trong khoảng 5-10m, độ võng giới hạn bằng 25mm. Kết quả tính toán cho thấy fmax đạt 8,024mm, thỏa mãn yêu cầu. Tính toán cốt thép sàn sử dụng chiều cao làm việc hữu hiệu h0 bằng 135mm, áp dụng công thức tiết diện bê tông cốt thép chịu uốn để xác định tiết diện thép As cần thiết cho từng dãy strip.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án The Morning Star
Đồ án tốt nghiệp chung cư cao cấp The Morning Star đã hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế từ phân tích tải trọng, tính toán kết cấu đến kiểm tra chuyển vị. Hệ kết cấu khung kết hợp vách và lõi cứng chứng tỏ hiệu quả cao trong việc chịu lực đứng và lực ngang cho công trình cao tầng. Giải pháp móng cọc khoan nhồi kết hợp tường vây barrettes phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp tại Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả kiểm tra võng sàn cho thấy tất cả các ô sàn đều thỏa mãn điều kiện biến dạng cho phép. Đồ án là minh chứng cho khả năng áp dụng kiến thức chuyên môn vào giải quyết bài toán kỹ thuật thực tế. Các phương pháp tính toán và phần mềm sử dụng trong đồ án có tính ứng dụng rộng rãi trong thiết kế công trình cao tầng tại Việt Nam. Kinh nghiệm thu được từ quá trình thực hiện đồ án hỗ trợ tích cực cho công việc nghề nghiệp sau này của kỹ sư xây dựng trẻ.
4.1. Đánh giá hiệu quả hệ kết cấu và giải pháp thi công
Hệ kết cấu khung-vách-lõi cứng đạt hiệu quả cao về khả năng chịu lực và kiểm soát chuyển vị ngang cho chung cư cao tầng. Kết cấu sàn sườn giúp tiết kiệm vật liệu và đơn giản hóa quá trình thi công. Giải pháp cọc khoan nhồi và tường vây barrettes đảm bảo an toàn thi công phần ngầm, hạn chế ảnh hưởng đến công trình lân cận. Các phần mềm ETABS, SAFE và PLAXIS hỗ trợ đắc lực trong việc mô hình hóa và kiểm tra kết quả tính toán.
4.2. Ý nghĩa học thuật và giá trị nghề nghiệp của đồ án
Đồ án tốt nghiệp The Morning Star tổng hợp kiến thức về kết cấu, địa kỹ thuật và phần mềm chuyên dụng trong thiết kế công trình cao tầng. Quá trình thực hiện rèn luyện khả năng tính toán, phân tích và giải quyết vấn đề kỹ thuật phát sinh trong thực tế. Kinh nghiệm thu được là hành trang quý báu cho công việc kỹ sư xây dựng. Phương pháp và công cụ sử dụng trong đồ án có tính ứng dụng cao trong thực hành nghề nghiệp tại các công ty tư vấn thiết kế xây dựng.
